Лекція №6 фізико-механічні властивості залізобетону

6.1 Усадка та повзучість залізобетону.

6.2 Зчеплення арматури з бетоном.

6.3 Анкерування арматури.

6.4 Захисний шар залізобетону.

6.5 Корозія залізобетону.

Література: [1], С. 36 – 50.

6.1 Усадка та повзучість залізобетону

Найважливішими властивостями залізобетону, котрі впливають на його роботу, є усадка й повзучість. Усадка залізобетонного елемента значно менша, ніж бетонного. Сталева арматура, внаслідок її зчеплення з бетоном, є внутрішнім зв'язком, який перешкоджає вільній усадці бетону. В результаті цього у ЗБК реалізується самоврівноважений напружений стан (викликаний без участі зовнішніх сил): у бетоні виникають напруження розтягу, в арматурі – стиску.

У симетрично армованій конструкції деформації розтягування бетону дорівнюють різниці між деформацією вільної усадки бетонного та залізобетонного елементів (рис. 31). При цьому напруження в бетоні й арматурі відповідно дорівнюють і . Звідси . Підставляючи в початкове рівняння деформації, виражені через напруження, маємо . Виконавши перетворення , , отримуємо

. (16)

Отже, небезпечні для бетону розтягуючі напруження залежать від величини вільної усадки, кількості арматури, класу бетону й арматури. При великому вмісті арматури вони можуть зростати настільки, що в бетоні утворяться усадкові тріщини. Ці напруження також сприяють більш ранньому утворенню тріщин у зонах ЗБК, які розтягнуті під навантаженням. Однак із появою тріщин у процесі експлуатації вплив усадки зменшується, в стадії руйнування усадка не впливає на несучу здатність статично визначених ЗБК. У статично не визначених конструкціях додаткові в'язі перешкоджають усадці й викликають додаткові внутрішні зусилля.

Вільним деформаціям повзучості бетону арматура перешкоджає аналогічно усадці. Під впливом повзучості відбувається перерозподіл зусиль між бетоном та арматурою (бетон розвантажується, а арматура довантажується, що веде до повного використання її несучої здатності).

Рисунок 31 – Деформації усадки зразків: а – бетонних; б – залізобетонних

На роботу ЗБК повзучість впливає неоднаково:

– у коротких стиснутих елементах – забезпечує повне використання міцності бетону й арматури;

– у гнучких стиснутих елементах – сприяє збільшенню початкових ексцентриситетів, що може знизити несучу здатність конструкцій;

– при згинанні – викликає збільшення прогинів;

– у попередньо напружених ЗБК – призводить до втрати попереднього напруження арматури.

Під впливом температури в залізобетоні виникають внутрішні взаємоврівноважені зусилля, викликані різницею коефіцієнтів температурного лінійного розширення цементного каменю, заповнювачів і сталевої арматури. При дії t ≤ 50 °С вони невеликі й практично не впливають на міцність бетону, при t = 60 – 200 °С необхідно враховувати деяке зниження механічної міцності бетону (до 30 %). При тривалому нагріві до t = 500 – 600 °С з наступним охолодженням елемент руйнується з причини збільшення в об'ємі вільного вапна, що виділяється при дегідратації мінералів цементу й гаситься вологою повітря. Міцність зчеплення арматури з бетоном знижується при t = 500 °С на 30 % (для арматури періодичного профілю) та при 250 °С різко (для гладкої арматури). В статично невизначених ЗБК під впливом сезонних змін температур виникають додаткові напруження, котрі при значних розмірах конструкцій можуть виявитися суттєвими. Для їх зменшення будівлі розділяють на окремі блоки температурними швами, котрі, як правило, суміщують із усадковими.