1.1.3.Зміна міцності бетону в часі

Твердіння бетону є тривалий процес. Бетон набуває міцності поступово, інтенсивно він набирає міцність в перший місяць твердіння, але потім цей процес не зупиняється.

На процес твердіння впливає оточуюче середовище.

Рис. 2.3. Зміна міцності бетону в часі

1.1.4.Міцність бетону, класи бетонів

Основною характеристикою міцності бетону на стиск є кубикова міцність – тимчасовий опір бетонного куба при стисканні:

, (2.1)

де N − руйнівне зусилля; А − площа перерізу куба.

Розмір стандартного куба 15×15×15 см. Зразки до випробувань зберігаються 28 діб в нормальних умовах (t = 20º C, W = 80 − 90%).

Форма кубів відрізняється за геометричними параметрами від форми реальних конструкцій, тому в розрахунках використовують призмову міцність - тимчасовий опір бетонних призм осьовому стисканню

, (2.2)

(2.3)

Розміри призми: 10×10×40 см, 15×15×60 см, 20×20×80 см.

Клас бетону за міцністю на стиск − це кубова міцність із забезпеченістю 95%.

B = R (1 – χυ) = R (1 – 1,64×0,15) = 0,754 R. (2.4)

Позначається: В3,5; В5; В10;…;В60.

Аналогічно клас бетону за міцністю на розтяг: В_t0,8; В_t1,2;…;В_t3,2.

В нормах проектування для кожного класу бетону наведені розрахункові і нормативні опори бетону стиску і розтягу.

R_bn і R_b – відповідно нормативний і розрахунковий опір бетону при осьовому стиску;

R_bnt і R_bt - відповідно нормативний і розрахунковий опір бетону при осьовому розтягу;

R_b = R_bn / γ_m; R_bt = R_bnt / γ_mt; γ_m і γ_mt – коефіцієнти надійності за матеріалом при стиску та розтягу.

В нормах ще передбачені марки бетону за морозостійкістю (F50; F75…F500.) і водонепроникністю (W2; W4…W12).

1.1.5.Деформації бетону

Об'ємні деформації − деформації, які розповсюджуються у всіх напрямках (температурні деформації, усадка).

Силові деформації розповсюджуються у напрямку прикладеної сили.

Рис. 2.4. Деформації бетону при одноразовому завантажені

Повні деформації бетону складаються з пружної і пластичної частини:

(2.5)

де ε_b − повна відносна деформація

(ε = Δl / l - тобто це відношення абсолютної деформації бетону до відстані, між якими визначалась ця деформація);

ε_el − відносна пружна деформація;

ε_pl − відносна пластична деформація.

Згадаємо закон Гука: σ = ε ·Е, де Е = σ / ε = tg α – модуль пружності.

Розрізняють:

модуль пружності бетону E_b,el = σ_b / ε_el = tg α₀.

модуль повних деформацій E_b,tan = tg α_t.

початковий модуль пружності E_b = tg α₀ при σ_b = (0,2…0,3)R_b

(наводиться в нормах для класів бетону)

В розрахунках використовують модуль пружнопластичності бетону (січний модуль) E`_b, який залежить від величини напружень, швидкості завантаження і виду деформацій (стиск, розтяг).

(2.6)

v = ε_el / ε_b = 0,15 … 1,0 − коефіцієнт пружності бетону

Граничні деформації бетону − це деформації, які виникають в бетоні безпосередньо перед руйнуванням:

ε_b,u = 2 ·10^-3, ε_bt,u = 1,5 ·10^-4

Деформації, які виникають у бетоні під час прикладання тривалого навантаження, з часом поступово збільшуються. Властивість бетону зазнавати непружних деформацій при тривалій дії напружень називають повзучістю.

ε_cr – відносні деформації повзучості.