Вопросы для самоконтроля по теме 2

1. Дать представление: о плоских стержневых системах, пространственных конструкциях, нитчатых (тросовых) конструкциях.

2. Кратко описать исследования Г. Галилея.

3. Какой вклад в строительную науку внесли Паран и Мариотт?

4. Какой вклад в строительную науку внесли Готье, Гук, Юнг?

5. Какие исследования были проведены Ш.О. Кулоном?

6. В чем заключается «первая», «вторая» и «третья теория прочности»?

7. Опишите исследования Лагранжа, Пуассона, Навье, Бернулли.

8. Какой вклад в строительную науку Сен-Венана, Бресса, Клайперона, Максвелла, Мора?

9. Отразите исследования Л. Эйлера, Ясинского, Журавкого, Стрелецкого.

10. Какой вклад в развитие строительной науки внесли А.Ф. Лолейт и А.А. Гвоздев?

11. Описать основы расчета по предельным состояниям.

12. Дать понятия о нагрузках и воздействиях.

13. Параметры сопротивления материалов.

14. Представить гистограмму прочности и кривую нормального распределения, физический смысл нормативного и расчетного сопротивления.

Тема 3

Бетон для железобетонных конструкций. Виды бетона, его структура и прочностные характеристики. Прочность бетона при сжатии и растяжении, срезе и скалывании. Рост прочности бетона во времени. Влияние на прочность бетона высоких и низких температур. Деформативные характеристики бетона: ползучесть, усадка и релаксация напряжений.

Бетон как материал для железобетонных конструкций должен иметь заранее выявленные заданные свойства. Он должен иметь необходимую прочность, хорошее сцепление с арматурой, достаточную плотность для защиты арматуры от коррозии.

Что – же такое бетон?

Бетоном – называется искусственный каменный материал, образующий в результате твердения правильно подобранной смеси вяжущего, воды и заполнителей.

Под прочностными свойствами бетона принято понимать нормативные и расчетные характеристики бетона при сжатии и растяжении, сцепление бетона с арматурой.

Под деформативными свойствами бетона понимают сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой, ползучесть и усадку, набухание и температурные деформации.

К физическим свойствам бетона относят водонепроницаемость, морозо-жаростойкость, коррозионную стойкость, огнестойкость, тепло и звукопроводность, кислостойкость и др.

Физико-механические свойства бетона зависят от способа его изготовления и материалов: вяжущего, крупного и мелкого заполнителя и воды. Они определяются структурой бетона и условиями его твердения.

Бетоны классифицируются по ряду признаков:

1) по структуре – плотный бетон, крупнопористый (малопесчанный и беспесчанный), поризованный, ячеистый;

2) по средней плотности (объемной массе) – особо тяжелые , тяжелые , облегченные , легкие ;

3) виду вяжущего – цементные, полимерцементные, на известковом вяжущем (силикатные), гипсовом вяжущем, смешанных и специальных вяжущих;

4) виду заполнителей – на плотных естественных заполнителях, на пористых естественных или искусственных заполнителях, на специальных заполнителях удовлетворяющих требованиям биозащиты, химзащиты, жаростойкости;

5) зерновому составу - крупнозернистый, мелкозернистый;

6) условиям твердения - естественного твердения, подвергнутый тепловлажностной обработке при высоком давлении.

Морозостойкость - способность материала в увлажненном состоянии сопротивляться разрушающему воздействию попеременного замораживания и оттаивания. Бетон является морозостойким, если он выдерживает 50 … 500 и более циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду.

Огнестойкость - способность бетона сохранять прочность при пожаре (1000…1100 С).

Жаростойкость - способность бетона сохранять прочность при длительном воздействии высоких температур ( С).

Под коррозионной стойкостью понимают способность бетона не вступать в химическую реакцию с окружающей средой.

Структура, усадка, набухание.

Бетон, представляющий собой конгломерат, состоящий из заполнителей, соединенных цементным камнем, имеет сложную неоднородную структуру, которая определяет его физико-механические свойства. Структура бетона обуславливается составом бетона, свойствами составляющих, технологическими приемами обработки бетонной смеси, условиями последующего твердения и загружения и др.

По теории А.Е. Шейкина, в процессе взаимодействия цемента с водой происходит растворение клинкерных минералов и переход их продуктов растворения в жидкую фазу цементно-водной суспензии, которая с самого начала растворения цемента оказывается сильно перенасыщенной. Как только концентрация жидкой фары цементно-водной суспензии достигнет некоторого предельного значения, начинают выделяться кристаллические зародыши.

В результате гидратации и кристаллизации в цементном камне образуются две основные структурные составляющие:

кристаллический сросток, определяющий прочностные и упругие свойства бетона и гель - студнеобразная масса, обуславливающая пластические и вязкие свойства. Наличие этих составляющих придает бетону свойства упруго-вязкопластического тела.

Важную роль в твердении бетона играет вода. Избыточная вода (для полной гидратации цемента необходимо % воды от его массы) заполняет вместе с воздухом микроскопические поры, а затем, испаряясь, освобождает их. Поэтому бетон является капиллярно-пористым телом.

При твердении на воздухе в силу физико-химических и капиллярных явлений, протекающих в гелиевой структурной составляющей цементного камня, происходит объемное сокращение бетона, которое называется усадкой.

Усадка - уменьшение бетона в объеме при затвердевании в воздушной среде.

Набухание - увеличение бетона в объеме при затвердевании во влажной среде.

Усадочные деформации в основном происходят впервые 3-4 месяца, а их стабилизация наступает через 1-2 года. По данным И.И. Улицкого, предельное значение относительных деформаций усадки для тяжелых бетонов к моменту их затухания может достичь . Деформации набухания в 2-5 раз меньше дефор. усадки. Усадочные напряжения вызывают во внутренних слоях бетона сжатие, а в наружных - растяжение, что иногда приводит к образованию поверхностных усадочных трещин.

Уменьшение усадочных напряжений можно достичь технологическими и конструктивными мероприятиями.

Технологические - подбор рационального состава и материалов, увлажнение поверхности бетона в первые - третьи сутки твердения.

Конструктивные - устройство усадочных швов.