Деформационные швы – что это такое и для чего они нужны?

17 января 2018

В строительстве различных сооружений применяются деформационные швы. Они укрепляют все строение и также служат для компенсации разницы от осадки, от перепадов температур, словом всего, что неизменно сопровождает любое строительство.

Обратимся к определению. Деформационный шов – это вертикальный технологический разрез, который разделяет сооружение, формируя тем самым отдельные блоки. Это придает постройке большую степень упругости, понижает действующие усилия на покрытия и архитектурные конструкции, находящиеся в непосредственной близости. Необходима герметизация, для чего швы заполняются упругим изоляционным материалом.

Технические параметры швов указаны в проектной документации зданий и сооружений.

Деформационный шов уменьшает нагрузку на элементы конструкции в тех местах, где возможна деформация, при сейсмических воздействиях, колебаниях температур и других явлениях, способных вызывать собственные нагрузки, которые снижают несущую способность.

Этап строительства с формированием деформационных швов имеет смысл при проектировании  протяженных сооружений, на территориях выраженной сейсмической активности, в местностях,  где слабый грунт или высокий уровень осадков.

Главная задача деформационных швов – обеспечение безопасности строения от различных воздействий на здание, разрушения, усадки и непредвиденных искривлений на почве.

В зависимости от специфики технологических решений сооружения, природных, климатических, инженерных  и геологических условий строительства наружные стены и остальные конструкции при необходимости рассекаются деформационными швами.

Виды деформационных швов

Исходя из функций, их можно разделить на несколько типов:

1. Температурные
2. Осадочные
3. Усадочные
4. Сейсмические

Иногда по ряду причин, прежде всего из-за различных мест расположения швов применяют их в комбинации, что прекрасно защищает от многих причин деформации.

Этот метод комбинации швов используется, когда почва под фундаментом склонна к проседанию. Сразу несколько разновидностей швов также применяют при строительстве домов большой протяженности и одновременно высокий, где присутствуют многообразные конструкции и элементы.

Рассмотрим отдельно каждый из типов швов.

Температурные швы

Такие швы делят здание на отдельные части (отсеки) и протяженностью бывают включительно от уровня грунта до кровли. Но фундамент такие швы не затрагивают, он находится ниже уровня грунта, там температурные колебания выражены в меньшей степени и не подвергаются деформации существенно.  Применяются только на стенной поверхности.

Температурные швы делают в протяженных стенах для избегания трещин, которые появляются при изменении температуры. Расстояние между ними может колебаться от 20 до 200 метров, находится в зависимости от материала, из которого выполнены стены и района строительства здания. Ширина самого шва может быть от 20 мм (минимальная) и больше, в зависимости от материала стен и расчетной температуры зимнего периода в районе строительства.

Температурные швы необходимы даже в городских сооружениях, расположенных в умеренном климате, так как перепады температур здесь особенно влияют на строения в период смены сезонов. На стенах домов часто можно увидеть трещины различные по размеру и глубине. Это может приводить к деформациям коробки сооружения и основания. Именно для того, чтобы избежать подобных проблем сооружение при строительстве разделяется температурными швами.

Температурные швы можно совмещать со швами осадочными, это делают если необходимо при обязательном использовании разных видов деформационных швов.

Такие швы называют температурно-осадочными.

Осадочные швы

Некоторые части здания могут быть разными по высоте. В таком случае грунт основания под частями здания воспринимает различные нагрузки. Грунт деформируется неравномерно, что может спровоцировать появление трещин в стенах и прочих конструкциях строения. Еще одна причина неравномерного оседания грунта основания — это различный состав и структура самого основания в пределах площади застройки. Поэтому в зданиях большой протяженности, даже когда этажность одинакова, могут наблюдаться осадочные трещины. Что бы этого избежать, а такие деформации опасны, применяют осадочные швы. Такие швы разрезают сооружения при строительстве по всей высоте, в том числе затрагивая фундамент, чем и отличаются от температурных швов.

То есть в домах где, с одной стороны три этажа, а с другой четыре подойдут именно осадочные деформационные швы. Они имеют вертикальную форму, создают фиксацию всех частей здания, тем самым защищая дом от разрушения. После завершения строительных, углубление и его края для защиты от попадания воды и частиц пыли нужно заполнить герметиком. Применяют обычные средства для герметизации, которые можно приобрети в любом строительном магазине.

Важно, чтобы шов был полностью заполнен материалом, внутри не должно оставаться пустот. На поверхности стен шов делают из шпунта, толщина составит около половины кирпича, в нижней же части – без шпунта. Что бы влага не попадала внутрь здания, необходимо оборудовать глиняный замок на внешней части подвала. Так осадочный шов и защищает от разрушения постройку, и дополнительно герметизирует, защищая дом от грунтовых вод.

Такое шов необходимо применять, когда есть вероятность неравномерной просадки фундамента.

Усадочные швы

Такие швы применяются нечасто, например, при возведении монолитно-бетонного каркаса. Так как бетон имеет свойство при затвердевании покрываться трещинами, затем они могут разрастаться и образовывать полости. Когда таких трещин в фундаменте довольно много, конструкция может не выдержать и обрушиться.

Что бы этого избежать применяют усадочный шов, который необходимо делать только до того, как полностью затвердеет фундамент. Шов разрастается до того момента пока бетон не затвердеет. Так фундамент из бетона полностью усаживается и не покрывается трещинами в процессе. Как только бетон окончательно высохнет, разрез необходимо зачеканить полностью. Шов должен быть герметичным, именно поэтому, что бы он не пропускал влагу, используют специальные герметики и гидрошпонки.

Сейсмические швы

Еще эти швы называют антисейсмическими, используют их при строительстве сооружений в районах сейсмической активности, где могут быть цунами, оползни, извержения вулканов. Швы защищают здание от разрушений при различных стихийных бедствиях, в частности от подземных толчков.

Такие швы имеют свои проектные схемы. Основа проектирования – размещения внутри постройки отдельных, не сообщающихся между собой «сосудов», по периметру они разделяются деформационными швами. В свою очередь деформационные швы расположены в форме куба, имеющего равные грани. Они уплотняются с помощью двойной кирпичной кладки. Такая конструкция при сейсмической активности удержится швами, которые не дадут стенами обрушиться.

Где и как применяют различные деформационные швы?

Конструкции из железобетона являются целостной системой, зависящей от изменений окружающей среды. Например, между частями такой конструкции возникает дополнительное обоюдное давление по причине осадки грунта, изменений температуры и осадочных деформациях. Изменения давления ведут к появлению дефектов, таких как: надколы, трещины, вмятины. Для уменьшения давления в домах большой протяженности и этажности применяют осадочные и температурно-усадочные деформационные швы. Уровень гибкости материалов колонн и соединений поможет определить необходимое расстояние между швами на поверхности здания.

Нет необходимости прокладывать температурные швы, когда ест наличие катучих опор.

Также важно помнить, что чем температура окружающей среды ниже, тем дальше должны быть углубления друг от друга.

Важно помнить, что осадочные швы изолируют разные части строения, а температурно-усадочные пронизывают здание от крыши до основания фундамента.

Усадочные швы в некоторых случаях образуются установкой нескольких пар колонн. А температурно-усадочные обычно устройством пар колонн на общем фундаменте.

Осадочный шов также закладывается установкой нескольких опорных колонн, стоящих напротив друг друга. Тогда каждая из колонн должна иметь собственный фундамент и крепеж. Шов должен надежно фиксировать элементы постройки, быть герметичным и защищенным от сточных вод, устойчив к перепадам температур, осадкам, выдерживать износ, удары, механические воздействия.

---

Деформационные швы прокладывают обязательно в случае неровного грунта, разной высоты стен. Швы утепляют минеральной ватой или пенополиэтиленом, что необходимо для защиты помещения от холода, попадания грязи с улицы, обеспечения звукоизоляции. Можно использовать другие утеплители. С улицы шов герметизируется герметиками или нащельниками, защищающими от осадков, а изнутри – каждый шов делают герметичным эластичными материалами.

При облицовке материалами не перекрывают швы, а при отделке внутри помещения деформационный шов прикрывают декоративными элементами на личное усмотрение.

Деформационные швы – производство и поставка

Последнее обновление: 07.08.2020

Технические предложения по деформационным швам

Для применения на мостах и путепроводах Группа компаний «СК Стройкомплекс-5» поставляет деформационные швы следующих типов:

1. Для перемещений до 20 мм (в мостовых сооружениях с пролетами до 20 м) — деформационные швы в виде резинового Т-образного компенсатора (конструктивная схема), приклеиваемого к бетону или металлу одной из стыкуемых конструкций, заклеиваемого гидроизоляционным материалом (например, мостопластом) и закатываемого армированным геосеткой асфальтобетоном. Деформационные швы ДШТ могут быть использованы в составе щебнемастичных деформационных швов типа «Тормоджойнт» взамен металлических листов перекрытия зазоров. В этом случае такие деформационные швы становятся более надежными.

Деформационные швы ДШТ незаменимы для перекрытия продольных зазоров между пролетными строениями раздельных мостов под разные направления движения и для двухпутных железнодорожных мостов.

Деформационный шов Т-образныйДеформационный шов ДШТ перекрывает зазор между пролетными строениями двухпутного моста

2. Для перемещений до 60 мм – одномодульные деформационные швы ДШС-60 с гибким резиновым компенсатором (конструктивная схема), заделываемым в металлические окаймления в уровне асфальтобетонного покрытия. Предлагаемая конструкция отличается от аналогов применением для заделки компенсатора деформационного шва системы «ласточкин хвост» и использованием металлических деталей с профилем, вытачиваемым из прокатного листа.

Деформационный шов ДШС-60 на Матисовом мосту в Санкт-Петербурге 3. Для перемещений до 80 мм – одномодульные деформационные швы ДШС-80 с гибким резиновым компенсатором (конструктивная схема). Конструкция деформационных швов ДШС-80 аналогична деформационным швам ДШС-60, но в этом случае используется более мощный резиновый компенсатор. Соответственно изменена геометрия окаймлений деформационного шва. Металлоконструкции окаймлений деформационных швов ДШС-60 и ДШС-80 заделываются в бетон пролетного строения и/или устоя с помощью омоноличиваемых анкеров или привариваются к плите металлического пролетного строения с ортотропной плитой. Положительно себя зарекомендовало использование для крепления окаймлений деформационных швов ДШС-60 и ДШС-80 химических анкеров Хилти (конструктивная схема). Крепление окаймлений деформационного шва химическими анкерами

4. Для перемещений до 120—180 мм предлагаются двух- и трехмодульные деформационные швы (конструктивная схема), аналогичные по конструкции деформационным швам ДШС-60. В отличие от импортных деформационных швов предлагаемые конструкции за счет применения простейших механических синхронизаторов перемещений (типа «пантограф») характеризуются не только простотой изготовления, но и высокой надежностью. При этом все положительные качества импортных деформационных швов (бесшумность, герметичность и др.) сохраняются полностью.

Деформационный шов ДШС-120 на Кольцевой автодороге вокруг Санкт-Петербурга

5. Для перемещений до 160 – 240 мм предлагаются двух- и трехмодульные деформационные швы (конструктивная схема), аналогичные по конструкции деформационным швам ДШС-80. Здесь также используются синхронизаторы перемещений типа «пантограф». Деформационные швы ДШС-160, ДШС-240 и другие, с большим числом модулей, полностью соответствуют линейке деформационных швов, принятой различными инофирмами. Таким образом, эти деформационные швы обеспечивают 100-% импортозамещение.

Сборка трехмодульного деформационного шваДеформационный шов ДШС-180 на мосту через р. Чусовую на Урале

6. Для перемещений до 400 мм — листовые металлические деформационные швы гребенчатого типа (конструктивная схема) с эластично-антифрикционными прокладками. Предлагаемая конструкция деформационного шва являет собой модернизированное традиционное решение с подпружиненной гребенчатой плитой скольжения. Ближайший аналог — деформационные швы производства ряда западных фирм, в которых гребенчатые пластины крепятся к пролетным строениям и устоям болтами с проезжей части моста.  В отличие от аналога предлагаемая конструкция деформационного шва не имеет выступающих на поверхность проезжей части крепежных элементов (установка и подтяжка болтов и тарельчатых пружин производится снизу). Кроме того, каждая гребенчатая пластина соединена с пролетным строением шарниром типа «рояльной петли», что гарантирует сохранение ее в проектном положении даже в случае непредвиденного разрыва стяжных болтов. Эластично-антифрикционные прокладки обеспечивают снижение уровня шума.

Деформационный шов ДШГ на путепроводе
по пр. Маршала Жукова в Санкт-ПетербургеКонтрольная сборка на заводе гребенчатого деформационного шва
для Ладожского моста через р Неву

7. Для применения в качестве деформационно-осадочных швов (конструктивная схема) в подпорных стенах, транспортных и пешеходных тоннелях – трехкулачковые резиновые компенсаторы (гидрошпонки), заделываемые в монолитный бетон конструкций. Комбинация из Т-образных и трехкулачковых резиновых компенсаторов образует систему «ватерстоп» (конструктивная схема) применяемую для гидроизоляции деформационных швов тоннелей и подпорных стенок.

Гидрошпонка на стыке секций открытого тоннеля вдоль набережной Обводного канала в Санкт-Петербурге

8. Для железнодорожных мостов с ездой на балласте, строящихся в обычных условиях и в сейсмоопасных районах, разработаны и согласованы с ОАО «РЖД» деформационные швы с резиновыми компенсаторами на перемещения 60 и 200 мм (конструктивная схема 1, конструктивная схема 2).

Особенностями этих деформационных швов являются:

• недопущение попадания воды из балластного корыта на подферменные площадки опор;
• недопущение попадания балласта на резиновый компенсатор;
• дополнительная защита антикоррозийных покрытий от износа;
• удобство монтажа конструкции полной заводской готовности;
• ремонтопригодность.

Деформационный шов ДШС-жд-200 на эстакаде в г. Сочи

9. Наша новая разработка: деформационные швы косые и всесторонне подвижные.

Поставляемые ООО «СК Стройкомплекс-5» деформационные швы типа ДШС позволяют сопрягаемым конструкциям иметь не только продольные взаимные перемещения, но и поперечные в пределах, обозначенных в таблице.

Приведенные в таблице перемещения могут быть реализованы как при косом расположении деформационного шва (схема 1, см. ниже под таблицей), так и в случае двухосных перемещений, когда нет строгой геометрической зависимости поперечных перемещений от продольных (схема 2, см. ниже под таблицей).

Марка деформационного шва	ДШС-80		ДШС-160		ДШС-240
Угол косины (относительно продольной оси моста)	Предельные перемещения продольные, мм	Предельные перемещения поперечные, мм	Предельные перемещения продольные, мм	Предельные перемещения поперечные, мм	Предельные перемещения продольные, мм	Предельные перемещения поперечные, мм
0°	0…80	0	0…160	0	0…240	0
15°	0…70	0…15	0…140	0…30	0…210	0…45
30°	0…55	0…30	0…110	0…60	0…165	0…90
45°	0…35	0…35	0…70	0…70	0…105	0…105
60°	0…20	0…35	0…40	0…70	0…60	0…105
75°	0…10	0…35	0…20	0…70	0…30	0…105
90°	0	0…40	0	0…80	0	0…120

Пример: деформационный шов ДШС-240

При заказе деформационного шва вводятся дополнительные обозначения:

•  для косых деформационных швов добавляется индекс «к» и, через дробь, угол пересечения в градусах. Например: ДШСк-240/30. При этом следует учитывать, что предельные продольные перемещения ограничены величиной 165 мм, поперечные – 90 мм.
• для всесторонне подвижных деформационных швов добавляется индекс «вп» и, через тире, величина поперечных перемещений.

Например, ДШСвп-240-60. Необходимо учесть, что в этом случае, при поперечных перемещениях до 60 мм продольные будут ограничены величиной 195 мм (по интерполяции данных, приведенных в таблице).

Схема 1. ДШСк-240/15 – деформационный шов для косого пересечения с углом 15°.Схема 2. ДШСвп-240-60 – деформационный шов всесторонне подвижный на поперечные перемещения 60 мм. На схеме: «А» – величина поперечных перемещений

Условия поставки деформационных швов

1. Основные параметры деформационных швов:

№ п/п	Наименование	Тип (марка)	Пределы применения
1	Деформационные швы с Т-образным компенсатором	ДШТ	Перемещения до 20 мм
2	Деформационные швы с гибким резиновым компенсатором	ДШС-60	Перемещения до 60 мм
3	То же, 2-модульные	ДШС-120	Перемещения до 120 мм
4	То же, 3-модульные	ДШС-180	Перемещения до 180 мм
5	Деформационные швы с гибким резиновым компенсатором	ДШС-80	Перемещения до 80 мм
6	То же, 2-модульные	ДШС-160	Перемещения до 160 мм
7	То же, 3-модульные	ДШС-240	Перемещения до 240 мм
8	Листовые (гребенчатые) деформационные швы с антифрикционными амортизирующими прокладками	ДШГ	Перемещения до 400 мм
9	Деформационно-осадочные швы подпорных стенок и тоннелей	ДОШ	Неравномерные осадки до 40 мм
10	Деформационные швы с резиновым компенсатором для ж.-д. мостов	ДШС-жд-60	Перемещения до 60 мм
11	Деформационные швы с резиновым компенсатором для ж.-д. мостов	ДШС-жд-200	Перемещения до 200 мм

2. Гарантии поставщика

Расчетный срок службы металлоконструкций деформационных швов составляет 50 лет. Расчетный срок службы резиновых компенсаторов автодорожных мостов – 5 лет, резиновых компенсаторов железнодорожных мостов – 25 лет. В течение 2 лет, при условии соблюдения потребителем «Руководства по установке и эксплуатации» поставщик обязуется в случае выхода деформационного шва из строя, что должно быть установлено комиссионно с участием всех заинтересованных организаций, выполнить за свой счет необходимые работы по восстановлению эксплуатационных качеств деформационного шва.

Деформационные швы изготовляются в соответствии с Техническими условиями, разработанными НИИ Мостов и согласованными в установленном порядке. Поставщик имеет государственный сертификат соответствия на деформационные швы всех типов, привлекает к работе специализированные предприятия соответствующего профиля и при необходимости обеспечивает приемку всех элементов представителями Заказчиков.

Все поставляемые изделия имеют заводские сертификаты (паспорта).

Новые разработки:

Дополнительно:

Отзывы о нашей продукции

Задайте вопрос или оформите заказ прямо сейчас:

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

Деформационные швы фундаментов

Общая информация

Деформационные швы – это подвижные швы в конструкциях сооружений, позволяющие компенсировать различного рода деформации (тепловые, осадочные и т.д.) и представляет собой специальный зазор между двумя сопрягаемыми элементами. Основными материалами для герметизации деформационных швов являются гидрошпонки, эластичные герметики и гидроизоляционные ленты.

Конструктивно деформационный шов состоит:

• Зазор шва соответствующей величины;
• Гидроизоляционный (противофильтрационный) элемент;
• Заполнитель полости шва.

По величине зазора деформационные швы подразделяются:

• Узкие, до 30 мм;
• Средние, до 60 мм;
• Широкие, более 60 мм.

Дополнительно деформационные швы различают:

• Малых перемещений – < 25% ширины шва;
• Больших перемещений – > 25% ширины шва.

Минимальная величина зазора деформационного шва зависит от расстояния между деформационными швами в конструкции и выражается в отношении между ними. В зависимости от типа конструкции это соотношение может быть разным.

Расстояния между деформационными швами регламентировано и проводится в нормативно-технической документации. Они зависят от вида сопрягаемых конструкций, условий эксплуатации, применяемого строительного материала и т.д.

К заполнителю полости шва не предъявляют никаких требований по водонепроницаемости. Поэтому в качестве заполнителя часто применяют дерево с антисептированной пропиткой, пенопласт, просмоленную паклю (канат). В последнее время материалом для заполнения полости шва служит экструзионный пенополистирол, который закладывают в шов при его формировании в процессе бетонирования, что обеспечивает свободное сжатие и раскрытие шва практически без напряжений сопрягаемых элементов. В тоже время он не впитывает воду и достаточно прочный для восприятия нагрузок от свежеуложенного бетона, что очень важно при производстве бетонных работ.

Основными материалами гидроизоляционного элемента деформационных швов малых перемещений (<25% ширины шва) служат специализированные герметики и гидроизоляционные ленты. В деформационных швах больших перемещений (≥25% ширины шва) основными материалами гидроизоляционного элемента – гидрошпонки и гидроизоляционные ленты, причем зачастую их применяют совместно, а также со специализированными герметиками, обеспечивая двухуровневую защиту деформационного шва.

Гидрошпонки

Гидрошпонки для деформационных швов отличаются от гидрошпонок для технологических швов наличием деформационного элемента, который может воспринимать различные деформации конструкции. В зависимости от возможных подвижек подбирается размер и форму деформационного элемента. Деформационные элементы бывают круглых, овальных и П-образных видов.

Так же, как и гидрошпонки для технологических швов, шпонки для деформационных швов подразделяются на внутренние/центральные/двухсторонние (располагаются в центре массива бетона и развязываются к арматуре) и внешние/боковые/односторонние (располагаются с боку массива и крепятся к опалубке). Основные параметры шпонок, физико-механические характеристики и монтажные схемы можно найти в технических листах на материалы и альбоме технических решений Компании ТЕХНОНИКОЛЬ.

Внутренние и внешние шпонки разделяются между собой по типоразмеру, области применения и максимальному давлению воды, которое она может воспринять.

Специализированные герметики

Герметики, в силу своих специальных возможностей, могут выполнять функции гидроизоляционного элемента только в швах с небольшой величиной зазора деформационного шва (узких швов, до 30 мм) и малых перемещений (< 25 %). В настоящее время на рынке РФ существует большое количество герметиков на различной основе (битумные, бутил-каучуковые, полиуретановые, силиконовые и т.д.). Применение того или иного материала осуществляется с учетом нескольких факторов. Помимо относительного удлинения, это условия производства работ на конкретном объекте, условия эксплуатации, конструкция шва, стойкость к УФ-излучению и т.д.

При подборе материала герметика следует исходить из условия, что максимально допустимые деформации герметика при заданном его сечении, должны быть больше максимальных перемещений смежных конструкций в деформационном шве.

Работоспособность герметика в шве не зависит от конструкции самого шва. Между тем огромное влияние на работоспособность герметика оказывает отношение глубины заполнения шва к его ширине. Это отношение называется коэффициент формы (К): K=D/W.

Когда коэффициент формы в шве для герметика равен или меньше единицы, обеспечиваются наилучшие условия реализации его эластомерных характеристик. И наоборот, чем больше коэффициент формы, тем меньшую величину зазора в шве может обеспечить герметик.

Улучшение условий работы герметиков может быть достигнуто выполнением, так называемых Т-образных швов. При выполнении Т-образного шва должно быть обеспечено условие, когда длина деформирующегося элемента, выполненного из герметика, должна быть много больше, чем изолируемый зазор шва.

Кроме того, в конструкцию деформационного шва может быть введен дополнительный элемент – антиадгезионная прокладка. Ее назначение – убрать адгезионное сцепление герметика с третьей стороной шва (бетонной подложкой) и/или материалом заполнителя шва.

В качестве антиадгезионной прокладки можно использовать скотч или полиэтиленовую пленку. Широкое применение для данных целей нашел шнур «Вилатерм» – вспененный полиэтилен, который обеспечивает отсутствие адгезии с герметиком и создает форму шва.

Для эффективной работы в деформационном шве герметик должен удовлетворять следующим требованиям:

• Быть водонепроницаемым материалом;
• Изменять форму и размеры для восприятия деформаций, происходящих в шве;
• Обладать хорошими адгезионными свойствами;
• Работать без разрушения при положительных и отрицательных температурах.

Гидроизоляционные ленты

Как уже говорилось выше, лучшие условия эксплуатации уплотнительных материалов достигается при коэффициенте формы стремящимся к нулю (K=D/W → 0). В этом случае реализуются предельные эластомерные свойства герметика. Обеспечить такие условия герметизации деформационных швов можно уменьшением толщины D герметика, или Т-образной конструкцией шва (см. раздел «Специализированные герметики»).

В качестве тонкослойного герметика обычно применяют безосновные битумно-полимерные и ПВХ гидроизоляционные ленты, которые либо наплавляются на подготовленное основание, либо укладываются на специальный клей.

При значительных деформациях конструкции гидроизоляционная лента монтируется с компенсатором, что существенно повышает надежность уплотнения деформационного шва. Кроме того, гидроизоляционная лента может быть уложена в подготовленную штрабу, что позволяет сохранить начальный профиль конструкции.

В процессе установки гидроизоляционная лента может быть состыкована с гидроизоляционной мембраной, при этом следует учитывать совместимость материалов между собой. Оптимальным вариант – когда гидроизоляционная мембрана и гидроизоляционная лента изготавливаются из одного и того же типа материала.

Была ли статья полезна?

виды и устройство температурного шва в бетоне

Бетонными называют полы, в состав которых входят: вяжущее (портландцемент или жидкий полимер), крупный заполнитель (щебень), мелкие заполнители (песок, мраморная крошка, гранитный отсев). Такие полы могут быть сборными из плит, изготовленных на заводе, или залитыми по монолитной технологии. В монолитных бетонных полах предусматривают деформационные швы, назначение которых – компенсация различного рода напряжений, действующих на конструкцию, предотвращение ее растрескивания, продление эксплуатационного периода отдельных конструктивов и строения в целом.

Что такое деформационный шов в бетоне?

Деформационным швом называют технологический разрез, предназначенный для предотвращения трещинообразования в бетонных конструкциях, снижения нагрузок на примыкающие к ним строительные конструктивы.

Деформационный шов в бетонном полу – это технологический зазор в подстилающем слое, стяжке или покрытии, который обеспечивает независимое перемещение отдельных участков.

Технические параметры разрезов отражаются в проектной документации. Деформационные зазоры бывают нескольких видов, конкретный их тип выбирается в зависимости от функционального назначения.

• Температурный. Бетон – материал, подверженный изменениям размеров при температурных колебаниях. Устройство температурных швов в бетоне обязательно при заливке стяжки над системой «теплого пола». Трещины над греющими элементами особенно опасны, поскольку могут стать причиной разрыва труб, выхода из строя греющего мата или пленки. Размеры и шаг расположения термоусадочного шва в бетонном полу определяются инженерами-строителями в зависимости от максимальных температурных колебаний, материала основания, толщины заливки смеси, ее класса прочности.
• Усадочный. При застывании верхние слои бетона схватываются и твердеют раньше, а глубинные позже, что является причиной возникновения внутренних напряжений. Чем толще бетонный слой и больше площадь помещения, тем значительнее расслаивание монолита. Задача устройства усадочных швов – предотвращение деформации бетона из-за возникновения внутренних усилий. Зазор нарезают в стяжке после ее перетирки.
• Осадочный. Во время осадки зданий на фундамент действуют усилия в разных направлениях. Под их влиянием межэтажные плиты могут смещаться, что приводит к деформациям пола. Особенно важно предусмотреть осадочные разрезы при заливке бетонной смеси на малопрочные основания или подверженные замерзанию/оттаиванию. Оптимально – дождаться осадки здания и только потом начать устройство бетонных полов.
• Сейсмический. Служит для гашения разнонаправленных усилий, возникающих при землетрясениях. Сейсмические разрезы предотвращают появление трещин на полах и улучшают общую устойчивость строений.
• Изоляционный. Этот разрез, являющийся разновидностью усадочного шва, прокладывается в местах примыкания вертикальных строительных конструкций к полу. Компенсирует усадку смеси при твердении. Наименьшая ширина – 10 мм. Для заполнения используется упругая лента.
• Конструкционный (разграничительный). Изготавливается для разграничения зон, залитых в разное время. Разрез заполняют герметизирующим составом.

Температурные, осадочные, усадочные и антисейсмические деформационные швы изготавливаются не только в полах, но и других бетонных элементах зданий – внешних стенах, фундаменте, плитах перекрытия.

Решение о необходимости изготовления технологических зазоров зависит от природно-климатических условий региона, геологических условий участка строительства, специфики функционального назначения здания.

Нормативные требования к устройству деформационных швов в бетонных полах

 

Определение деформационных швов и правила их формирования регламентируют СП 70.13330.2012 (актуализированная редакция СНиПа 3.03.01-87), СП 29.13330.2011 (актуализированная редакция СНиПа 2.03.03-88), другие нормативные акты.

Основные требования при создании деформационной защиты здания:

• Швы должны быть расположены на одной линии с осями колонн, швами ЖБ плит перекрытий, специальными деформационными разрезами, предусмотренными в основании.
• Для заделки технологических разрезов могут использоваться пластичные полимерные материалы, составы на основе цемента не ниже марки М400 (ЦЕМ I 32,5), жгуты, ленты, металлопрофили. Для цементации швов, раскрытие которых не превышает 0,5 мм, применяют маловязкие растворы на основе цемента.
• Компенсационные швы внутри монолитной плиты, а не только по ее периметру, изготавливаются в основном на объектах производственного назначения.
• Зазоры могут формироваться, благодаря особой конфигурации опалубки, или нарезаться в уже отвердевшем бетоне. Пропил делают через двое суток после заливки смеси инструментом с алмазными дисками. Во время заливки можно устанавливать в смесь рейки, обработанные антиадгезионными составами. После схватывания материала рейки удаляют, а место их расположения заделывают заполнителем.
• Технологические зазоры располагают на расстоянии 8-12 м друг от друга, если основанием пола является железобетонная плита. В других случаях места компенсационных разрезов определяются инженерными расчетами и отображаются в проектных документах.

Материалы для заполнения деформационных швов в бетонном полу

Для заполнения компенсационных технологических разрезов в бетонном полу в продаже имеются различные материалы, назначение которых – герметизация и защита зазора от попадания в него воды, загрязнений, компенсация напряжений. Выбор зависит от размера зазора, габаритов помещения, эксплуатационных условий.

Металлические профили

Это двусторонний металлопрофиль сложной формы с резиновыми и пластиковыми вставками. Бывает накладным и встраиваемым. Укладывается на этапе заливки бетонной смеси. Это дорогой вид заполнения, используется он только на полах, испытывающих высокие нагрузки. Обычно он востребован на объектах производственного характера.

Уплотняющие полосы из вспененного полимера или эластичные жгуты

Такой заполнитель применяется на небольших площадях. Укладывается одним или несколькими слоями.

Профилированные ленты

Изделия изготавливаются из высокопрочных полимеров или модифицированной резины. Закладываются в бетонную смесь в период ее заливки. Универсальны в использовании.

Силиконовые герметики

Применяются для полов небольшой площади, не испытывающих серьезных нагрузок. Составы могут быть одно- или двухкомпонентными. Первые просты в эксплуатации, вторые имеют лучшие рабочие свойства. Силиконовые герметики предназначены для герметизации зазоров, изготовленных пропиливанием отвердевшего бетона.

Деформационные швы в бетонных полах должны полностью соответствовать проекту, а технологии их изготовления и заполнения – максимально учитывать эксплуатационные особенности объекта.

​Деформационные швы с ПЕНОПЛЭКС®: документация для проектировщиков

Компания «ПЕНОПЛЭКС» предлагает надежные и обоснованные технические решения по заполнению деформационных швов теплоизоляцией собственного производства с соответствующим документальным сопровождением.

На фото: заполнение деформационного шва в новом жилом доме на ул. Фрязиновской в Вологде

Деформационный шов предназначен для защиты здания или сооружения от смещений, которые могут быть вызваны температурными перепадами, осадкой строения, усадкой бетона при затвердевании, землетрясениями.

Для заполнения деформационного шва применяется комплекс материалов — герметики, уплотнители, теплоизоляция. Каждый из них имеет свое функциональное назначение. Важную роль играют теплоизоляционные заполнители, особенно в свете современных высоких требований к энергоэффективности возводимых зданий.

Характеристики ПЕНОПЛЭКС^®

Надежно выполняют функции теплоизоляционного заполнителя деформационных швов плиты ПЕНОПЛЭКС® из экструдированного пенополистирола. Материал обладает уникальным сочетанием физико-механических свойств.

Эффективную теплозащиту обеспечивает коэффициент теплопроводности до 0,034 Вт/м∙°С в условиях эксплуатации Б (согласно п. 4.3 СП 50.13330). Это одно из самых низких значений данного показателя для широко распространенных утеплителей.

Неизменно низкая теплопроводность ПЕНОПЛЭКС® обусловлена практически нулевым водопоглощением материала (до 0,5% по объему) — вода не проникает в его закрытую мелкоячеистую структуру и не ухудшает теплозащитные свойства.

Важными характеристиками заполнителя деформационного шва являются прочность и упругость. Прочность ПЕНОПЛЭКС^® на сжатие при 10%-й деформации составляет не менее 0,15 МПа, модуль упругости — не менее 15 МПа.

Возможность применения плит из экструдированного пенополистирола для деформационных, осадочных, температурно-усадочных, антисейсмических и виброизолирующих швов зданий и сооружений была подтверждена испытаниями образцов плит ПЕНОПЛЭКС® в Центре исследования сейсмостойкости ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко.

Рекомендации по применению

Компанией «ПЕНОПЛЭКС» совместно с ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко были разработаны «Рекомендации по применению плит из экструдированного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® в качестве эффективного заполнителя систем деформационных швов конструкций фундаментов и стен зданий».

Центральным разделом документа являются «Требования к проектированию и устройству деформационных швов». Также имеются разделы «Требования к материалам», «Технология и выполнение работ по устройству деформационных швов» и др. В приложении приведены схемы конструкции узлов с деформационными швами на различных участках: между двумя секциями, на участке стыка стены и крыши, на участке кровли и т.д.

Рекомендации можно скачать с официального сайта.

Таким образом, в руках проектировщика имеется надежный инструмент для включения в проект эффективных технических решений.  

Деформационные швы, профили для деформационных швов, профиль АКВАСТОП, деформационный шов, устройство деформационного шва

Профили серии ДШН, ДШО, ДШМ, ДШВ используются для создания деформационных швов в помещениях внутреннего типа при строительстве офисных, административных и торговых центров, грузовых платформ, складов и других сооружений различного назначения.

 

Профили для швов АКВАСТОП тип ДГК           Профили для швов АКВАСТОП тип ДШЛ

 

     

 Профили для швов АКВАСТОП тип ДШМ        Профили для швов АКВАСТОП тип ДШВ

 Профили для швов АКВАСТОП тип ДШО

 

Профили серии ДШКА и ДША используются для устройства деформационных швов в сооружениях, предназначенных для пешеходных переходов, изготавливаемых из железобетонных плит, композитных материалов, а также при возведении грузовых платформ, торговых центров, складских помещений, многоярусных стоянок, подземных гаражей и других сооружений различного назначения.

Профили для швов АКВАСТОП тип ДША        Профили для швов АКВАСТОП тип ДША.Т

Профили для швов АКВАСТОП тип ДША.ТС     Профили для швов АКВАСТОП тип ДШКА

 

Профили серии ДША предназначаются для швов, имеющих ширину более 100 мм. Применяются для создания деформационных швов при возведении торговых, административных и офисных центров, пешеходных переходов, а также других зданий общественного назначения, при этом величина нагрузки на шов должна составлять менее 10 кН. 

Профили для швов АКВАСТОП тип ДШН       Профили для швов АКВАСТОП тип ДПШ

Профили для швов АКВАСТОП тип ДПВ       Профили для швов АКВАСТОП тип ДПП

Профили для швов АКВАСТОП тип ДПС      Профили для швов АКВАСТОП тип ДВА

 

Профили для швов тип ДВС (сталь)              Профили для швов АКВАСТОП тип ДШС

Профили для швов АКВАСТОП тип ТПА         Профили для швов АКВАСТОП тип ТПМ

 

С целью выполнения декоративной отделки швов в потолках, стенах и фасадах данных помещений применяется декоративный профиль серии ПСА.

Декоративные профили АКВАСТОП тип ПСА   Декоративные профили АКВАСТОП тип ПЛ

 

Назначение профильного уплотнения типа ЕЛОЧКА заключается в заделке швов при устройстве полов.

Профильное уплотнение АКВАСТОП тип ЁЛОЧКА

Профильное уплотнение АКВАСТОП тип ЁЛОЧКА-К

Профильное уплотнение АКВАСТОП тип ЁЛОЧКА-А

Деформационные швы – неотъемлемый элемент производства бетонных полов

Чтобы получить прочный бетонный пол, износостойкий, устойчивый к разнообразным механическим нагрузкам и другим негативным воздействиям, необходимо не только соблюдать технологии, использовать современные высококлассные материалы, но и профессионально вовремя нарезать деформационные швы. Специалисты нашей компании помогут предупредить хаотичное растрескивание бетонного пола, обеспечат контроль мест появления трещин.

Любой пол состоит из основания и покрытия. В качестве основания, чаще всего, выступает бетонная стяжка. Бетон – хрупкий материал, который под действием нагрузок может растрескаться. Появление трещин может быть вызвано не только внешними факторами, но и внутренними – напряжением в бетоне, вызванным усадкой, перепадами температур и другими факторами. Чтобы предотвратить неконтролируемое хаотичное растрескивание и деформацию бетонного основания производят нарезку деформационных швов бетонного пола. Это позволяет контролировать места появления трещин.

Технология нарезки швов

Деформационные швы бетонных полов и их нарезка – очень ответственный этап устройства основания пола. Швы необходимы прямые и чистые. Нарезку производить необходимо, когда бетон уже достаточно затвердеет, но до появления случайных трещин. Обычно эту процедуру проводят не раньше, чем через сутки, и не позже 3-х дней после укладки бетона.

Существует два способа нарезки деформационных швов бетонных полов – влажный и сухой. Влажная нарезка – более традиционный метод, выполняется по влажному бетону специальным шворезчиком. Сухая нарезка — технология появившаяся не так давно, более простая и удобная, выполняется сразу по окончании работ с бетоном. Специальный инструмент с длинной ручкой дает возможность резать до 10 м швов, не передвигаясь по влажному бетону. Но сухой нарезкой можно делать деформационные швы бетонных полов на глубину не более 3см.

Герметизация швов

Герметизация деформационных швов бетонных полов необходима для того, чтобы упростить уборку, укрепить края шва, защитить от воды, агрессивного воздействия окружающей среды, а также от засорения. В зависимости от условий эксплуатации в помещении подбирается тип герметика. Если полы должны часто мыться, выдерживать сильные механические нагрузки, то и герметик должен быть достаточно твердым, чтобы защитить края деформационного шва от сколов, и в меру пластичным, чтобы выдержать колебания. Если же в помещении не планируется движение техники, то используют более гибкие герметики – эластомерные. Все работы проводятся не ранее, чем через 28 суток после окончания работ с бетонной стяжкой.

Деформационные швы бетонных полов: типы

Существуют три основных типа деформационных швов в стяжке:

• изоляционные;
• усадочные;
• конструкционные швы.

Изоляционные швы бетонных полов

Любое здание в процессе эксплуатации деформируется. Происходит это из-за воздействия окружающей среды: перепадов температур, движения почвы, давления грунтовых вод, к тому же сам бетон дает усадку. Чтобы избежать передачи деформации от здания бетонному полу, нарезают изоляционные швы. Изоляционные швы бетонных полов должны давать стяжке возможность двигаться вертикально и горизонтально относительно стен, фундамента и колонн. Их толщина зависит от стяжки, и чаще всего составляет 13мм. Устраивают изоляционные деформационные швы бетонных полов вдоль стен, вокруг колонн, фундамента и заполняют их изоляционным материалом. К этому материалу предъявляются особые требования: он должен быть достаточно эластичным, чтобы не разрушиться при возможной деформации. Важно, чтобы изоляционный материал не выступал на поверхность стяжки и был уложен до укладки бетона.

Усадочные швы бетонных полов

Бетонная стяжка высыхает неравномерно: верхний слой высыхает быстрее и усаживается больше, чем нижние слои. А усадка бетона составляет в среднем 0,32см на 30см погонной длины. Поэтому края стяжки становятся выше центра, внутреннее напряжение бетона нарастает, и появляются трещины. Чтобы избежать хаотичного растрескивания, нарезают усадочные деформационные швы бетонных полов. С их помощью создается слабина в стяжке, и при усадке бетон дает трещину в заданном месте. Чаще всего, усадочные швы бетонных полов нарезают в той последовательности, в какой укладывали бетон. Глубина шва должна составлять 1/3 толщины стяжки. Карты пола, образуемые усадочными швами в идеале должны быть квадратными и небольшими, а сами швы прямыми и без разветвлений.

Конструкционные швы бетонных полов

Устройство бетонного пола занимает не один день, и заливку бетона ведут с технологическими перерывами, чтобы дать возможность стяжке затвердеть. И в тех местах, где соприкасается бетон разных кладок, рекомендуют устраивать конструкционные швы бетонных полов. Нарезать швы этого типа лучше не ближе 1,5м от любых других параллельных швов. Обычно конструкционные швы бетонных полов проводят по окончании дневных работ по укладке бетона. Форма края такого шва делается по технологии «шип в паз», либо используются рейка, расположенная поперек шва. Один конец рейки должен свободно перемещаться в стяжке. Конструкционные швы бетонных полов работают как усадочные, и позволяют небольшие горизонтальные подвижки стяжки, поэтому желательно, чтобы эти швы совпадали. И важно, чтобы конструкционные швы бетонных полов нарезались в соответствии с разработанным проектом.

Polimer-S-Group – нарезка деформационных швов профессионально и грамотно

Определение деформации по Merriam-Webster

de · for · ma · ция | \ ˌDē-ˌfȯr-mā-shən , ˌDe-fər- \

1 : изменение формы или формы также : продукт такого изменения

Деформация – обзор | Темы ScienceDirect

3 Деформация

Деформация – это изменение размеров и, в некоторых случаях, формы тела из-за приложенной внешней силы.Деформация в любой точке полностью определяется шестью компонентами линейной деформации ε _x , ε _y , ε _z и угловой деформацией γ _xy , γ _yz , γ _zx . Эти составляющие характеризуют линейные и угловые изменения элементарного параллелепипеда в этой точке.

Линейная деформация – это соотношение: ε _x = Δd x / d x ; ε _y = Δd y / d y ; ε _z = Δd z / d z считается положительным для растяжения и отрицательным для сжатия.Угловая деформация считается положительной (отрицательной), если прямой угол становится острым (тупым). Относительное изменение объема составляет ε = ε _x + ε _y + ε _z .

Компоненты деформации также должны удовлетворять шести условиям непрерывности Сен-Венана:

∂2εx∂y2 + ∂2εy∂x2 = ∂2γxy∂x∂y, ∂2εy∂z2 + ∂2εz∂y2 = ∂2γyz∂y ∂z, ∂2εz∂x2 + ∂2εx∂z2 = ∂2γxz∂x∂z, ∂2εx∂y∂z = 12∂∂x∂γxy∂z + ∂γxz∂y − ∂γyz∂x, ∂2εy∂x∂z = 12∂∂y∂γyz∂x + ∂γxy∂z − ∂γxz∂y, ∂2εz∂x∂y = 12∂∂z∂γxz∂y + ∂γyz∂x − ∂γxy∂z.

Эта математическая конструкция основана на предполагаемом знании деформации в бесконечно малом объеме материала конструкции. В случае успеха, то после всех этих расчетов по определению деформации линейная теория не имеет критериев ее оценки. Если мы хотим оценить деформацию, нам нужно сравнить скорости изменения деформации, чего не может дать линейная теория.

Деформация тела вызывает линейные и угловые смещения относительно исходного положения тела.Полное линейное смещение, δ , может быть выражено в его проекциях на оси координат, δ = u2 + v2 + w2, где u – смещение в направлении оси x , v – смещение в направлении оси y , а w – смещение в направлении оси z .

В большинстве случаев деформации и смещения небольшие по сравнению с размерами тела. Однако некоторые конструкции, такие как пружины и мембраны, имеют большие смещения, соответствующие небольшим деформациям.

Не деформированная часть тела тоже может смещаться. Смещение зависит от конструкции конструкции. Однако для анализа напряжений важны только напряжения в деформированной части конструкции. Критерием анализа напряжений, выбранным в линейной теории упругости, является предельная характеристика материала. В инженерной практике признано, что в большинстве случаев реальный предел для конструкции отличается от предельного напряжения материала. В попытке отрегулировать предел изучается влияние каждого проектного фактора, и пределом манипулируют с помощью этих факторов.Это метод, который обычно используют эмпирические науки для компенсации теоретических недостатков.

Деформация и текучесть | механика

Деформация и течение , в физике, изменение формы или размера тела под действием механических сил. Поток – это изменение деформации, которое продолжается до тех пор, пока прилагается сила.

Подробнее по этой теме

Осадочная порода: деформационные структуры

В дополнение к осадочным структурам, которые обычно связаны с плоскостями напластования, существуют и другие подобные структуры, возникающие в результате…

Далее следует краткое описание деформации и течения. Для полного обращения см. Механика .

Повседневные вещества обычно классифицируются как твердые, жидкие или газовые, и при нормальных обстоятельствах газы и жидкости текут относительно свободно, а твердые тела деформируются под действием сил. Большинство твердых тел изначально деформируются упруго; другими словами, они возвращаются к своей исходной форме при снятии нагрузки. Жесткие материалы, такие как металлы, бетон или горные породы, выдерживают большие силы, претерпевая небольшую деформацию, но если приложить достаточно большие силы, материалы больше не смогут выдерживать их только за счет упругой деформации.Что происходит дальше, зависит от внутренней структуры материала. По мере того как все большая и большая сила прикладывается к хрупкому веществу, например, каменному блоку или бетону, будет достигнута точка, в которой внутренняя структура больше не сможет выдерживать приложенную нагрузку только за счет упругой деформации. Вследствие этого образец довольно внезапно треснет. Такое поведение характерно для хрупких материалов: переход от цельного образца к сломанному происходит почти мгновенно и практически без предупреждения.

Для пластичного материала, такого как низкоуглеродистая сталь или алюминий, после начального периода упругой деформации достигается такая же критическая точка – предел упругой деформируемости образца. Однако в этом случае материал вместо того, чтобы разрушаться, приспосабливается к приложенным силам, изменяя свою внутреннюю структуру. Результатом является пластическая деформация, которая будет продолжаться, пока действуют силы. Материал создает впечатление текучести под действием приложенных нагрузок, и это течение является пластичным, поскольку при снятии нагрузки образец сохраняет свою деформацию.В конце концов, пластическому течению придет конец: деформация в конечном итоге будет стремиться сосредоточиться в одной области, которая сломается.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Эта способность пластичных материалов пластически течь под нагрузкой является фундаментальной для их использования в технике. Как следствие, понимание пластического течения имеет жизненно важное значение в технологии, особенно при производстве большого количества объектов самых разных сложных форм.Пластический поток также является центральным фактором в попытках понять движение и течение горных пород в условиях высокой температуры и давления, которые заставляют их вести себя как пластичные материалы. Такие процессы сформировали поверхность Земли, хотя масштаб времени (миллионы лет) сильно отличается от обычного интереса инженеров.

Простая классификация материалов на твердые, жидкие или газовые теперь может быть расширена на основе корреляции субмикроскопической структуры с механическими свойствами до более сложного набора структурных типов, а именно:

Газы перемещаются беспорядочно. молекулы, которые не притягиваются друг к другу, скорость которых зависит от температуры газа, и которые сталкиваются, как если бы они были упругими сферами незначительного объема.Эти предположения являются основой кинетической теории газов, которая предсказывает, что произведение давления и объема, деленное на абсолютную температуру, является постоянной величиной. Большинство газов довольно хорошо согласуются с этим соотношением в очень широком диапазоне условий.

Жидкости содержат молекулы, которые контактируют, но могут легко скользить друг по другу. В такой «идеальной жидкости» не может существовать никаких касательных напряжений. (Сдвиговые напряжения включают в себя энергию, рассеиваемую при скольжении смежных плоскостей молекул друг по другу, как при действии карточного игрока, раскладывающего колоду карт по столу.) Вода, самая распространенная из всех жидкостей, имеет свойства, весьма близкие к свойствам идеальной жидкости.

Вязкие жидкости состоят из молекул, которые, как и молекулы идеальной жидкости, находятся в контакте друг с другом, но оказывают друг на друга силы, так что сдвиговым движениям внутри жидкости сопротивляется. Эти внутренние силы сдвига вызывают характерное поведение жидкостей, таких как патока, тяжелые масла или расплавленные пластмассы. Это характерное движение, известное как сдвиговый поток, представляет собой процесс рассеивания энергии.Для сравнения, вязкость глицерина (вязкой жидкости) при комнатной температуре составляет 15 пуаз (единица вязкости) по сравнению с 0,01 для воды и 1,8 × 10 ^-4 для воздуха. ( См. Механику жидкости .)

Линейно-упругие твердые тела имеют молекулы, которые, как предполагается, сцеплены вместе упругими силами, подобными пружине. Для небольших деформаций график деформации как функции приложенной нагрузки представляет собой прямую линию. Этот тип деформации представляет собой процесс сохранения энергии, примером чего является сжатие пружины.( См. эластичность; закон Гука.) При большей деформации такие упругие твердые тела проявляют либо хрупкость (при которой внутренние упругие силы разрушаются), либо пластичность (при которой определенные внутренние механизмы позволяют происходить сдвиговым смещениям внутри атомной структуры). Для материалов с кристаллической структурой эти сдвиговые смещения обычно связаны с дефектами внутри кристаллической решетки. Такие дефекты называются дислокациями, и они придают кристаллической структуре способность выдерживать пластические деформации без разрушения.В материаловедении изучение роли дислокаций в пластическом течении представляет собой одно из основных направлений исследовательской деятельности.

Вязкоупругие твердые тела содержат молекулы, в которых зависимость нагрузки от деформации зависит от времени. Если к такому материалу внезапно приложить нагрузку, а затем сохранить ее постоянной, результирующая деформация не будет достигнута немедленно. Скорее, твердое тело постепенно деформируется и достигает своей стационарной деформации только по прошествии значительного периода времени. Такое поведение называется ползучестью.И наоборот, внезапное приложение фиксированной деформации к такому материалу создает начальные напряжения, которые могут быть очень большими; затем эти напряжения медленно расслабляются до установившегося значения по мере того, как материал приспосабливается к приложенной деформации. Такая процедура известна как стресс-релаксационный тест. Физические причины такого поведения слишком сложны, чтобы их можно было объяснить какой-либо простой молекулярной моделью. Такое поведение характерно для стекла, резины, многих пластиков и некоторых металлов.

Пластмассовые твердые частицы – это материалы, такие как свинец, у которых степень эластичности либо незначительна, либо отсутствует.В таких материалах любая деформация является постоянной.

Вышеупомянутые категории охватывают поведение большинства технических и природных материалов, хотя иногда может быть трудно отнести данное вещество к какой-либо одной категории. В качестве альтернативы материал может быть отнесен к одной категории при комнатной температуре и к другой – при более высоких температурах. Шкала времени также важна для категоризации материалов. Например, горные породы, которые можно эффективно охарактеризовать как упругие твердые тела для обычных инженерных целей, должны быть переклассифицированы как вязкоупругие твердые тела в геологических исследованиях, в которых временной масштаб может составлять миллионы лет.

Наконец, растет число очень необычных синтетических веществ, демонстрирующих необычные свойства, не соответствующие ни одной из категорий, описанных выше.

Что такое деформация? – Определение, типы и процесс – Видео и стенограмма урока

Как работает деформация

Скалы не подвергаются стрессу так, как студент колледжа, но они постоянно находятся под давлением, которое заставляет их со временем менять свою форму. Напряжение определяется как сила, приложенная к площади.Если напряжение прикладывается равномерно, оно называется ограничивающим напряжением , и горная порода или земная кора не меняют форму. Когда сила не применяется одинаково во всех направлениях , возникает дифференциальное напряжение . Как вы можете видеть на Рисунке 2 на экране, есть три типа дифференциального напряжения, которому могут подвергаться горные породы:

1. Растяжение
2. Компрессионный
3. Чистый

Давайте узнаем больше о каждом из этих типов.

Рисунок 3: Напряжение растяжения вызвано растяжением корки в противоположных направлениях.

Напряжение растяжения

Как показано на Рисунке 3, напряжение растяжения растягивает горные породы. Со временем это приводит к образованию долин. Напряжение растяжения вызывается растяжением корки в противоположных направлениях.

Рисунок 4: Когда два больших куска породы сталкиваются, происходит сжатие.

Напряжение сжатия

Этот тип напряжения формирует высокие горные цепи, такие как Гималаи и Смоки-Маунтинс.Напряжение сжатия, как показано на рисунке 4, возникает в результате столкновения двух больших частей земной коры, например двух континентальных плит.

Рисунок 5: Напряжение сдвига вызывается двумя плитами, движущимися мимо друг друга, и приводит к линии разлома, такой как разлом Сан-Андреас.

Напряжение сдвига

Линии разлома являются результатом напряжения сдвига. Как показано на рисунке 5, напряжение сдвига возникает, когда две пластины трутся друг о друга в противоположных направлениях.Напряжение сдвига возникает из-за того, что две плиты движутся мимо друг друга, и в результате образуется линия разлома, такая как разлом Сан-Андреас.

Типы деформации

Реакция на напряжение также называется деформацией. Скалы будут демонстрировать деформацию, изменяя форму, объем или размер. Если область может вернуться к своей первоначальной форме после деформации, говорят, что она претерпела упругую деформацию . Если область не восстанавливается после изменения формы, она претерпела пластическую деформацию .

Давайте поговорим о двух типах деформации:

Рисунок 6: Кривые, видимые в горной породе, являются результатом пластической деформации.

Когда земная кора складывается или изгибается без разрушения, как вы можете видеть на рисунке 6, это называется пластической деформацией . Кривые, видимые в породе, являются результатом пластической деформации.

Рисунок 7: Стрелки на рисунке показывают трещину в породе, которая является результатом хрупкой деформации.

Когда горная порода разрушается под напряжением, это называется хрупкой деформацией. Как вы можете видеть на рисунке 7, стрелки на рисунке показывают трещину в породе, которая является результатом хрупкой деформации.

Факторы, влияющие на деформацию

Давайте сначала посмотрим на температуру. Температура влияет на деформацию горных пород двояко. При более высоких температурах порода может больше растягиваться при приложении нагрузки.Поскольку порода более пластична при высоких температурах, она образует более пластичные структуры. При более низких температурах ближе к поверхности Земли горная порода с большей вероятностью расколется или сломается при нагрузке. Это похоже на то, что происходит при нагревании стекла. При комнатной температуре стекло легко разбивается. Когда вы нагреваете стекло, оно становится более гибким, и ему можно придать форму, не разбиваясь, как показано на Рисунке 8. Земная кора становится более пластичной по отношению к ядру из-за тепла и более хрупкой по направлению к поверхности из-за охлаждения.Изменения температуры также могут вызывать расширение и сжатие породы, что приводит к трещинам или хрупкой деформации. Если вы когда-либо случайно нагревали посуду из стекла Pyrex на плите, вы видели, как температура может вызвать хрупкую деформацию породы.

Рисунок 8: При более высоких температурах порода становится более гибкой или пластичной и может принимать форму.

Теперь давайте посмотрим на давление. При высоком давлении горные породы с большей вероятностью образуют пластичные структуры, чем хрупкие.На это влияет так называемая скорость деформации. Скорость деформации – это величина деформации во времени. Более низкие скорости деформации приводят к образованию пластичных структур, в то время как более высокие скорости деформации приводят к трещинам или хрупким структурам. Представьте себе кусок ириски. Если быстро разорвать его, он сломается. Если вы потянете его медленно, он растянется.

Изгиб или разрыв под напряжением

Пластичная и хрупкая деформация земной коры приводит к появлению в горах узоров образования, которые делают нашу планету красивой.Пластичные структуры появляются в земной коре в виде складок в ответ на горизонтальное давление. Типы складок показаны на рисунке 9. Когда скала складывается так, что она удаляется от центра, она образует антиклиналь . Когда складка изгибается к центру Земли, она называется синклиналью .

Рисунок 9: Складки можно разделить на антиклинали и синклинали.

Более сложные структуры могут быть сформированы путем сдвига или когда поперечное давление действует на породу, вызывая наклонные или асимметричные складки антиклинали и синклинали. Лежачие складки возникают, когда складка смещается из вертикального положения в горизонтальное. Примеры более сложных складок показаны на рисунке 10. На этом рисунке различные давления, оказываемые на породы, вызывают формирование более сложных структур.

Рисунок 10: Различные давления, оказываемые на горные породы, вызывают формирование более сложных структур.

Хрупкая деформация формирует разломы, которые можно классифицировать как 1) нормальные, 2) обратные или 3) сдвиговые, как вы можете видеть на рисунке 11. Нормальные разломы возникают, когда силы растяжения заставляют земную кору разрушаться и горные породы опускаются вниз, как показано на Рисунке 11. Обратные разломы возникают, когда сжатие земной коры заставляет горную породу подниматься над линией разлома. Сдвиговые разломы вызываются боковым или поперечным движением земной коры.

Фигура

Резюме урока

Земная кора находится под различным давлением, называемым напряжением , или силой, приложенной к определенной области, которая может привести к так называемой деформации. Деформация – это любой процесс, который влияет на форму, размер или объем области земной коры. Существуют различные виды напряжений, в том числе ограничивающее напряжение , при котором горная порода или земная кора не изменяет форму, и дифференциальное напряжение , или когда сила не применяется одинаково во всех направлениях. В этом уроке мы рассмотрели три типа дифференциального напряжения:

1. Напряжение растяжения , которое вызывается растяжением корки в противоположных направлениях
2. Напряжение сжатия , которое возникает в результате столкновения двух больших частей земной коры, например двух континентальных плит
3. Напряжение сдвига , когда две пластины трутся друг о друга в противоположных направлениях

Как и люди, земная кора по-разному реагирует на стресс.Если область может вернуться к своей первоначальной форме после деформации, она подверглась упругой деформации . Если область не восстанавливается после изменения формы, она подвергается пластической деформации . Иногда кора может складываться и изгибаться в ответ на напряжение, что приводит к пластической деформации , которая может возникать в горных породах по мере приближения к ядру Земли, поскольку она становится более податливой при более высоких температурах. В других случаях корка не выдерживает давления и разрушается, что называется хрупкой деформацией .Это может быть вызвано высокой скоростью деформации , которая представляет собой величину деформации во времени. Пластичная деформация происходит при более низких скоростях деформации.

Мы также узнали, что пластичное давление формирует складки, а именно два типа. Когда скала складывается таким образом, что она удаляется от центра, она образует антиклиналь . Когда складка изгибается к центру Земли, она называется синклиналью . Есть также лежачих складок , которые возникают, когда складка смещается из вертикального положения в горизонтальное.С другой стороны, хрупкое давление приводит к возникновению разломов из-за деформации сдвига. Их можно разделить на три типа: нормальные разломы , когда силы растяжения заставляют земную кору разрушаться и горные породы опускаются вниз; обратные разломы , когда сжатие земной коры заставляет горную породу подниматься над линией разлома; и сдвигов , которые возникают при боковом движении земной коры.

Определение деформации в физике.

Примеры деформации в следующих топиках:

• Упругость, напряжение и деформация

  • Изменение формы из-за приложения силы – это деформация .
  • Известно, что даже очень небольшие силы вызывают деформацию .
  • Для небольших деформаций наблюдаются две важные характеристики.
  • Во-первых, объект возвращается к своей исходной форме, когда сила снимается, то есть деформация , является упругой для небольших деформаций , .
  • Во-вторых, размер деформации пропорционален силе – то есть для небольших деформаций соблюдается закон Гука.

• Напряжение и деформация

  • Изменение формы из-за приложения силы – это деформация .
  • Известно, что даже очень небольшие силы вызывают деформацию .
  • Для небольших деформаций наблюдаются две важные характеристики.
  • Во-первых, объект возвращается к своей исходной форме, когда сила снимается, то есть деформация , является упругой для небольших деформаций , .
  • Во-вторых, размер деформации пропорционален силе – то есть для небольших деформаций соблюдается закон Гука.

• Приложения законов Ньютона

  • Изменение формы объекта из-за приложения силы – это деформация .
  • Известно, что даже очень небольшие силы вызывают деформацию .
  • Для небольших деформаций наблюдаются две важные характеристики.
  • Во-первых, объект возвращается к своей исходной форме, когда сила снимается (то есть деформация , является упругой для небольших деформаций , ).
  • Во-вторых, размер деформации пропорционален силе.

• Упругая потенциальная энергия

  • Если сила приводит только к деформации , без тепловой, звуковой или кинетической энергии, проделанная работа сохраняется как упругая потенциальная энергия.
  • Чтобы получить деформацию , необходимо выполнить работу.
  • Если единственным результатом является деформация , и никакая работа не переходит в тепловую, звуковую или кинетическую энергию, тогда вся работа первоначально сохраняется в деформированном объекте в виде некоторой формы потенциальной энергии.
  • Можно вычислить работу, проделанную в , деформируя систему, чтобы найти запасенную энергию.
  • График показывает приложенную силу в зависимости от деформации x для системы, которая может быть описана законом Гука.

• Перелом

  • Разрушение вызывается деформацией, приложенной к объекту, так что он деформирует за пределы своего предела упругости и ломается.
  • Когда к материалу прикладывается деформация, он деформирует упруго, пропорционально приложенной силе.
  • После этой точки, если добавляется больше деформации, объект может необратимо деформироваться и в конечном итоге сломаться.
  • Это график деформации ΔL в зависимости от приложенной силы F.
  • Еще большие силы необратимо деформируют объект, пока он окончательно не сломается.

• Что такое жидкость?

  • Жидкость – это вещество, которое постоянно деформирует (течет) под действием приложенного напряжения сдвига.
  • Жидкость – это вещество, которое постоянно деформирует (течет) под действием приложенного напряжения сдвига.
  • а) не сопротивляется деформации или сопротивляется ей лишь незначительно (вязкость), и

• Форма

  • Форма объекта – это описание пространства, которое занимает объект; форма может измениться, если объект деформирован .

• Подключенные объекты

  • Совершенно жесткие соединители не могут растягиваться, деформировать и мгновенно передавать силы с одной стороны соединения на другую.
  • Некоторая деформация всегда будет присутствовать в любом объекте, когда по нему действует сила.

• Force

  • ., Чтобы ускориться, или который может вызвать деформацию гибкого объекта .
  • Силы, которые не действуют равномерно на все части тела, также вызывают механические напряжения, технический термин для воздействий, вызывающих деформацию вещества.
  • Хотя механическое напряжение может оставаться внутри твердого объекта, постепенно деформируя его , механическое напряжение в жидкости определяет изменения ее давления и объема.

• Положение, скорость и ускорение как функция времени

  • Механические волны распространяются через среду, и вещество этой среды деформировано .
  • Деформация меняет направление на обратное благодаря восстанавливающим силам, возникающим в результате ее деформации .

Деформация горных пород

Поднятие и изостазия

Тот факт, что морские известняки встречаются на вершине горы. Эверест указывает на то, что деформация может вызвать значительное вертикальное движение земной коры. Такое вертикальное движение земной коры называется поднятием . Поднятие вызвано деформацией, которая также включает утолщение коры с низкой плотностью и, поскольку кора «плавает» на мантии с более высокой плотностью, включает другой процесс, который контролирует высоту гор.

Открытие этого процесса и его последствий было связано с измерениями силы тяжести. Гравитацию измеряют с помощью устройства, известного как гравиметр. Гравиметр может измерить разница в силе тяжести составляет всего 1 часть на 100 миллионов. Измерения гравитация может обнаруживать области, где есть недостаток или избыток массы под поверхностью земли. Эти недостатки или превышения массы называются аномалиями силы тяжести .

Положительная аномалия силы тяжести указывает на то, что под областью выходит избыток массы. Отрицательная аномалия силы тяжести указывает на то, что под областью меньше массы.

Отрицательные аномалии существуют под горными хребтами и отражают топографию и земную корку. толщина, определенная сейсмическими исследованиями. Таким образом, континенты с низкой плотностью кажутся плавает на мантии с более высокой плотностью.

Выступы коры в мантию называют корнями коры.Нормальная толщина земной коры, измеренная от поверхности до Мохо, составляет от 35 до 40 км. Но под горными поясами обычна толщина земной коры от 50 до 70 км. В общем, чем выше горы, тем толще кора.

Причиной этого является принципал i sostasy . Принцип можно продемонстрировать, поместив в ванну или раковину деревянные блоки разного размера с низкой плотностью. Более крупные блоки будут плавать выше и переходить на более глубокие уровни воды и имитировать то, как континенты плавают по мантии (см. Рисунок 11.26 в вашем тексте).

Однако следует иметь в виду, что плавает не только кора, но и вся литосфера. Таким образом, литосферная мантия под континентами также простирается на более глубокие уровни и толще под горными хребтами, чем обычно. Поскольку литосфера плавает в астеносфере, которая более пластична, чем хрупкая литосфера, мягкая астеносфера может течь, чтобы компенсировать любое изменение толщины коры, вызванное эрозией или деформацией.

Принцип изостазии гласит, что существует флотационный баланс между породы низкой плотности и породы высокой плотности.т.е. породы земной коры низкой плотности плавают на более высоких плотность мантийных пород. Высота, на которой плавают породы с низкой плотностью, зависит от мощность пород низкой плотности. Континенты стоят высоко, потому что они состоят из низких Породы плотности (гранитный состав). Океанические бассейны стоят низко, потому что они состоят из более плотные базальты и габброиды.

Изостазия лучше всего иллюстрируется эффектами оледенения. Во время ледникового периода коровые породы покрытые льдом, подавляются весом вышележащего льда.Когда лед тает, участки, ранее покрытые льдом, подвергаются поднятию.

Горы растут только до тех пор, пока есть силы, вызывающие подъем. По мере того, как горы поднимаются, они разрушаются. Первоначально эрозия заставит горы подняться выше в результате изостатической компенсации. Но, в конце концов, вес горы начинает сдавливать нижнюю кору и субконтинентальную литосферу до уровней, на которых они начинают нагреваться и становиться более пластичными. Затем эта более горячая литосфера начнет вытекать наружу от лишнего веса, и вышеупомянутое начнет разрушаться.

Более горячие породы могут в конечном итоге частично расплавиться, что приведет к изверженным интрузиям по мере продвижения магмы на более высокие уровни, или вся более горячая нижняя кора может начать подниматься в результате их более низкой плотности. Эти процессы в сочетании с эрозией на поверхности приводят к эксгумации , в результате чего породы из глубинной коры в конечном итоге оказываются обнаженными на поверхности.

6. Напряжение и деформация | Вязкоупругость

Когда к телу прикладывается сила, оно деформируется.Это актуально для любого материала, в том числе и для полимеров. На рисунке ниже показан стержень, который деформируется силой сжатия (слева) и силой растяжения (справа). Оригинальный недеформированный стержень показан посередине.

Тело, подвергшееся действию силы, будет деформировано (commons.wikimedia.org).

Мы определяем деформацию или деформацию (e) как изменение длины тела (Dl), деленное на исходную длину тела (l ₀ ):

Пример: когда тело длиной 100 мм растягивается на 2 мм, то деформация составляет 2/100 = 0.02.

Вместо силы (F) обычно используется напряжение (s), которое представляет собой силу на единицу площади (A) в теле:

Пример: сила 100 Н на теле с поверхностью 1000 см ² (= 0,1 м ² ) вызовет напряжение 100 / 0,1 = 1000 Н / м ² , что аналогично 1000 Па.

В случае небольшой деформации напряжение пропорционально деформации. Этот факт известен как закон Гука. В нем говорится, что напряжение (я) равно деформации (е), умноженной на модуль упругости (E):

Модуль упругости также называется модулем Юнга .Это материальная собственность.

Пример: Сталь имеет модуль упругости 210 000 МПа (1 МПа = 10 ⁶ Н / м ² ). Чтобы создать деформацию 0,02 в стержне, необходимо напряжение, равное 210 000 x 0,01 = 2100 МПа.

С помощью этой системы уравнений напряжения и деформации во многих ситуациях хорошо описываются до тех пор, пока деформация мала: не более чем примерно 0,03. Когда тело деформируется более чем на несколько процентов, закон Гука больше не действует.

Большинство полимеров могут деформироваться более чем на несколько процентов, особенно когда они находятся в каучуковой фазе.