The influence of mortar microstructure on its thermal expansion coefficient

Abstract

Thermal strain is one of the factors causing additional stresses in a composite structure. It is necessary to calculate the coefficient of thermal expansion in evaluating thermal strains. According to the research, concrete is a material consisting of three phases: aggregate, interfacial transition zone (ITZ) and cement paste. The article presents the technique which enables the estimation of the thermal expansion coefficient of the mortar consisting of various aggregate fractions and covered with ITZ layer. A parametric study of various JTZ layer characteristics influencing the coefficient of thermal expansion has been carried out in the present paper. It has been determined that dry mortar or concrete could be treated as a material consisting of two components. While evaluating moist mortar or concrete it is necessary to take into account the depth of the ITZ the bulk modulus and the coefficient of thermal expansion.

Temperatūriniės deformacijos yra viena iš priežasčių, sukeliančių įtempimus konstrukcijose. Šiam veiksniui įvertinti būtina žinoti temperatūinio plėtimosi koeficientą. Kaip rodo kitų autorių atlikti tyrimai, betonas yra trijų fazių medžiaga: užpildas, tarpinė pereinamoji sritis, cementinis akmuo. Pateikiama metodika, leidžianti įvertinti skiedinio, susidedančio iš įvairaus dydžio užpildo, padengto pereinamosios tarpinės srities sluoksniu, temperatūriniu plėtimosi kocficientu. Atlikta parametrinė analizė, siekiant įvertinti, kokios tarpinės pereinamosios srities savybės turi daugiausia įtakos statybinių skiedinių ir betonų temperatiirinio plėtimosi koeficientui. Nustatyta, kad sausam skiediniui tarpinės pereinamosios srities įtaka temperatūrinio plėtimosi koeficientui maža, todėl galima jos nevertinti ir skiedinį traktuoti kaip dviejų komponentų medžiagą. Esant drėgnam skiediniui ar betonui reikia atsižvelgti į tarpines pereinamosios srities aukstį, tūrio tamprumo modulį ir temperatūrinio plėtimosi koeficientą.