6. Деформативные свойства бетона

6.1. Виды деформаций

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.

В бетоне различают деформации двух основных видов: объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием ползучести, усадки, изменения темпера туры 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.

6.2. Объемные деформации

По данным опытов для тяжелых бетонов деформации, вызванные усадкой έ_sl=3·10^-4 и более, для бетонов на пористых заполнителях έ_sl≈ 4,5·10^-4. Деформация бетона при набухании меньше, чем при усадке.

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, характеризуются коэффициентом линейной температурной деформации бетона ά_bt. При изменении температуры среды от -50°С до +50°С для тяжелого, мелкозернистого бетонов и бетона на пористых заполнителях с кварцевым песком ά_bt = 1·10^-5оС^-1; для легких бетонов на мелких пористых заполнителях ά_bt=0,7·10 ^-5°С ^-1. Этот коэффициент зависит от вида цемента, заполнителей влажностного состояния бетона и может изменяться в пределах ±30 %,

6.3. Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой

При однократном загружении бетонной призмы кратковременно приложенной нагрузкой деформации бетона

έ_b = έ_e + έ_pl , (4)

т. е. она складывается из упругой деформации έ_e и неупругой пластической деформации έ_pl (рис. 8.). Небольшая доля неупругих деформаций в течение некоторого периода времени после разгрузки восстанавливается (около 10 %).

Рис. 8. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне

При сжатии и при растяжении

Ι— область упругих деформаций; ΙΙ — область пластических деформации;

1 — загрузка; 2 — разгрузка; έ_ub — предельная сжимаемость; έ_ubt —предельная растяжимость; έ_bmax -максимальная сжимаемость на нисходящей ветви диаграммы

Упругие деформации бетона соответствуют мгновенной скорости загружения образца, в то время как неупругие деформации развиваются во времени. С увеличением скорости загружения υ при одном и том же напряжении σ_b неупругие деформации уменьшаются (рис. 9).

При растяжении бетонного образца также возникает деформация

έ_bt = έ_et + έ_pl,t , (5)

складывающаяся из упругой έ_et и пластической έ_pl,,t деформаций.

Рис. 9. Диаграмма σ_b -έ_b в сжатом бетоне при различных

а - числе этапов загружения; б - скорости загружения; в - длительности загружения;

1-упругие деформации; 2-полные деформации.