9. Прочность бетона. Свойства бетона при длительном нагружении.

Прочность бетона. Прочностью бетона на сжатие (призменной прочностью) называется его временное сопротивление и определяется однократным испытанием статической нагрузкой призм. Кубиковая прочность бетона обозначается R.

Соотношение /R составляет 0,7...0,8 для тяжелого бетона (рис. 2).

Рис. 2.

Прочность бетона на растяжение зависит от прочности цементного камня при растяжении и его сцепления с заполнителем. Поэтому прочность на растяжение бетонополимера и полимербетона значительно больше, чем цементного такой же прочности при сжатии. Прочность определяется путем растяжения призменных образцов (рис. 3).

Рис. 3.

2.3 Свойства бетона при длительном нагружении

Усадка бетона. Усадкой бетона называется сокращение его объема при твердении. Усадочные деформации проявляются с начала превращения вязкопластического цементного геля в камневидное состояние из-за расширения воздуха в порах, миграции свободной воды и т. д. Интенсивное нарастание усадочных деформаций бетона происходит в первые сутки его твердения.

Из-за неравномерного высыхания бетона по толщине элемента в элементах возникают начальные напряжения. В поверхностных слоях происходит быстрое высыхание бетона. Поскольку внутренние слои элемента препятствуют развитию усадочных деформаций, то они испытывают сжимающие напряжения. Наоборот, поверхностные слои оказываются растянутыми, что может привести к возникновению усадочных трещин. Начальные напряжения в бетоне возникают также из-за увлажнения бетона или температурного перепада.

Ползучесть бетона. Ползучесть бетона представляет собой процесс нарастания неупругих деформаций при воздействии напряжений постоянной величины. Чем выше напряжения и меньше возраст нагруженного бетона, тем больше деформации ползучести бетона.

Ползучесть цементного бетона связана с течением тонких слоев жидкости в кристаллогидратной структуре цементного камня и образованием в нем микротрещин. Кроме того, под сжимающей нагрузкой происходит дополнительное перемещение избыточной воды в микропорах и капиллярах бетона.

Деформации ползучести цементного бетона увеличиваются со снижением влажности и повышением температуры окружающей среды.

Влияние длительных процессов на последующие механические свойства бетона. Вследствие длительного воздействия сжимающих напряжений небольшой величины прочность и упругость бетона повышаются до 15...25%, увеличивается морозо- и коррозионная стойкость бетона, что объясняется уплотнением бетона и уменьшением пористости.

Максимальное значение длительных напряжений, при которых бетон не разрушается, называется его длительным сопротивлением. длительная прочность цементного бетона на сжатие = (0,7...0,95) и на растяжение = (0,5...0,8) (рис. 4).

Рис. 4.

10. Механизм разрушения железобетонных элементов по наклонному сечению.

Механизм разрушения железобетонных элементов по наклонному сечению. При поперечном изгибе элемента вследствие совместного действия вблизи опор изгибающего момента и поперечной силы возникают главные сжимающие и главные растягивающие напряжения (рис. 1). Когда главные растягивающие напряжения достигают прочности бетона на растяжение, в нем образуются наклонные трещины, которые разделяют элемент на два блока, соединенных между собой бетоном в сжатой зоне над трещиной, а также продольной и поперечной арматурой, пересекающей трещину (рис. 2).

Рис. 2.

В этих условиях арматура работает на растяжение, а бетон над трещиной - на сжатие. С повышением нагрузки напряжения в поперечной и продольной арматуре, а также бетоне над наклонной трещиной возрастают. В зависимости от того, где напряжения быстрее достигнут предельных значений, различают три случая разрушения элемента по наклонным сечениям.

Случай 1 – разрушение по наклонной полосе между наклонными трещинами.

Главные сжимающие напряжения в бетоне между наклонными трещинами достигают предела прочности. В зоне действия поперечной силы происходит раздробление бетона и разрушение элемента.

Рис. 3.

Случай 2 – разрушение по наклонной трещине в результате действия поперечной силы.

Напряжения только в поперечной арматуре, пересекающей наклонную трещину, достигают предела текучести. От действия преимущественно поперечной силы происходит срез бетона сжатой зоны над трещиной.

Обе части элемента при этом смещаются относительно друг друга. Такое разрушение возможно при наличии достаточно мощной и надежно заанкеренной продольной растянутой арматуры, препятствующей повороту обеих частей (рис. 4).

Рис. 4.

Случай 3 – разрушение в результате действия изгибающего момента.

Напряжения в продольной и поперечной арматуре, пересекаемой трещиной, достигают предела текучести. От действия изгибающего момента происходит взаимный поворот двух частей элемента относительно центра тяжести сжатой зоны бетона над трещиной (точка 0), до раздробления бетона (аналогично разрушению в нормальном сечении) (рис. 5).

Рис. 5.