1.6. Вплив часу та умов тужавлення на міцність бетону

Міцність бетону зростає протягом тривалого часу. Найінтенсивніший ріст міцності спостерігається в початковий період тужавлення.

Міцність бетону, виготовленого на портландцементі, зростає найінтенсивніше за перші 28 діб тужавлення, а виготовленого на пуцолановому та шлакопортландцементі зростає повільніше — за 90 діб тужавлення.

При сприятливих умовах тужавлення міцність бетону може зростати на протязі довгого часу, що вимірюється роками. Це явище пояснюється довготривалим періодом утворення цементного каменю та наростанням його міцності в часі.

Ріст міцності бетону на портландцементі при температурі тужавлення не нижче +15⁰С можна охарактеризувати такою залежністю

(при t  7 діб), (1.1)

де R_t — міцність бетону в віці t діб; R — міцність бетону в віці 28 діб.

Процес тужавлення бетону значно прискорюється при підвищеній температурі та вологості. Тужавлення бетону при температурах, нижчих за 0⁰С припиняється.

1.7. Кубикова та призмова міцності бетону

При осьовому стисканні куби руйнуються внаслідок розриву бетону у поперечному напрямку (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Характер руйнування бетонних лубів: а — при наявності сил тертя на опорних площинах; б — при відсутності сил тертя

Нахил тріщин розриву зумовлений наявністю сил тертя між гранями кубів та подушками преса. Сили тертя, які направлені до середини куба створюють ефект обойми. Стримуючий ефект сил тертя спадає до середини куба, тому після руйнування куб перетворюється в зрізані піраміди, що стикуються меншими основами (рис. 1.2, а). При відсутності сил тертя ефект обойми зникає і куб в процесі руйнування розсипається на окремі призмочки (рис. 1.2, б). Межа міцності при цьому зменшується приблизно вдвічі. Згідно з діючими стандартами куби випробовують без змащування поверхонь.

Експериментально встановлено, що зі зменшенням розмірів куба межа міцності зростає, а із збільшенням розмірів куба — зменшується. У порівнянні зі стандартним кубом (15х15х15см) міцність куба з розмірами 20х20х20см становить 0,93R, а з розмірами 10х10х10см — 1,1R. Це пояснюється зміною ефекту обойми і наявністю сил тертя.

ЗБК за формою відрізняються від кубів, тому кубикову міцність бетону безпосередньо у розрахунках не використовують. Основною характеристикою міцності бетону на стиск є його призмова міцність (R_b ) — тимчасовий опір осьовому стисканню бетонних призм.

Рис. 1.3. Графік залежності призмової міцності бетону від відношення розмірів зразка

Дослідження показали, що призмова міцність бетонних призм з розмірами менша за кубикову і що вона зменшується із збільшенням відношення (рис. 1.3).

При вплив сил тертя не відчувається, а значення R_b стає стабільним і становить приблизно 0,75R.

За характеристику міцності стиснутої зони бетону елементів, що працюють на згинання, також приймають призмову міцність бетону R_b.

1.8. Міцність бетону на розтяг, зріз та сколювання

Міцність бетону на розтяг залежить від міцності цементного каменю і зчеплення його з зернами заповнювачів. Вона приблизно у 10...20 разів менша за міцність на стиск, причому відносна міцність на розтяг зменшується із збільшенням класу бетону. Підвищити міцність бетону на розтяг можна за рахунок збільшення кількості цементу, зменшення водоцементного відношення В/Ц. використання щебеню з шорсткою поверхнею.

Тимчасовий опір бетону на осьовий розтяг можна визначати за емпіричною залежністю

R_bt = 0,5 . (1.2)

Внаслідок неоднорідності структури бетону ця формула не завжди дає точне значення R_bt. Більш точніше міцність бетону на розтяг можна визначити експериментально, випробовуючи зразки на розрив у вигляді вісімок, на розколювання — у вигляді циліндрів, на згин — у вигляді балочок (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схеми випробовування зразків для визначення міцності бетону на розтяг

За руйнівним моментом бетонної балки

, (1.3)

де — момент опору прямокутного перерізу;

= 1,7 — коефіцієнт, що враховує криволінійний характер епюри в бетоні розтягнутої зони.

Міцність бетону на зріз визначають за формулою

R_sh=0,7 або R_sh=2R_bt. (1.4)

У ЗБК чистий зріз зустрічається рідко. Як правило, він супроводжується дією поздовжніх сил.

На сколювання бетон працює при згинанні залізобетонних балок до появи в них похилих тріщин. Сколювальні напруження по висоті перерізу змінюються за квадратною параболою. Тимчасовий опір на сколювання при згині у 1,5...2 рази перевищує міцність бетону на розтяг R_bt.