1. Физико-механические свойства бетона. Прочность, деформативность.

Бет-неоднородн. мат-л, и внешн нагрузки созд. в нем сложное напряженное состояние. Затвердевший бетон относится к материалам составного (конгломератного) типа, так как включает в себя заведомо разнородные компоненты - зерна заполнителей, скрепленные цементным камнем. Бетон для железобетонных конструкций должен обладать вполне определенными, наперед заданными физ-мех свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной непроницаемостью для защиты арматуры от коррозии. Кроме того, в зависимости от назначения железобетонной конструкции и условий ее эксплуатации могут быть предъявлены еще и специальные требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и др.

Бетоны подразделяются по ряду признаков:

структуре — бетоны плотной структуры; крупнопористые малопесчаные и беспесчаные; поризованные; ячеистые

плотности — более 2500 кг/м3 (особо тяжелые); более 2200 и до 2500 кг/м3 (тяжелые); более 1800 и до 2200 кг/м3 (мелкозернистые); более 800 н до 2000 кг/м3 (легкие);

виду заполнителей — на плотных заполнителях; пористых специальных, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;

зерновому составу — крупнозернистые с крупными и мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;

условиям твердения — бетон естественного твердения; подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.

Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона.

Прочность бетона зависит от: марки и вида цемента, водоцементного отношения, вида и прочности крупных заполнителей, структуры бетона, время и условия твердения, вид напря­женного состояния, форма и размеры образцов, длитель­ность нагружения. Прочность нарастает с течением времени. Наиболее интенсивно увеличивается прочность бетона в первые 28 сут.

Основной показатель, которым характеризуется бетон — прочность на сжатие, по которому устанавливается класс бетона. Прочностные характеристики на растяжение, местное сжатие и модуль деформаций бетона зависят от прочности бетона на осе­вое сжатие и могут определяться с помощью эмпириче­ских формул на основании экспериментальных коэффи­циентов.

Деформативность бетона.

Деформативность бетона — это его способность изменять размер и форму под дей­ствием внешних сил и температурно-влажностных факторов, возникающих в результате взаимодействия бето­на с внешней средой.

Виды деформаций. В бетоне различают деформации двух основных видов- объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности; силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия сил. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации; начальный коэффициент поперечной деформации бетона v = 0,2 (коэффициент Пуассона).

Бетону свойственно нелинейное деформирование. Начиная с малых напряжений, в нем, помимо упругих деформаций, развиваются неупругие остаточные или пластические деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, длительном действии нагрузки; многократно повторяющемся действии нагрузки.

Бетон под нагрузкой ведет себя как упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях (не более 0,2 от предела прочности) бетон деформируется как упругий материал. При этом его начальный модуль упругости зависит от пористости и прочности и составляет для тяжелых бетонов (2,2...3,5)•10⁴ МПа.

При больших напряжениях начинает проявляться пластическая (остаточная) деформация, развивающаяся в результате роста микротрещин и пластических деформаций гелевой составляющей цементного камня.

1-обл. упр. деф-й; 2-обл. пластич. деф-й; 3,7– кривая полн. деф-й; 4,6–прямые упр. деф-й; 5– пластич. деф-и; 8 – кривая разгружения.