4 Прочность и деформативность бетона при различных видах напряженного состояния бетона

Под прочностью твердого тела понимают его способность сопротивляться воздействию внешних сил, не разрушаясь. Прочность бетона зависит от многочисленных факторов:

структуры, марки и вида цемента, водо-цементного отношения, вида и прочности крупных и мелких заполнителей, условий твердения, вида напряженного состояния, формы и размера образцов, длительности загружения. Определяющее влияние на прочность бетона оказывает взаимодействие твердой кристаллической части цементного камня с его пластичной гелевой частью. Во времени гелевая составляющая уменьшается, а кристаллическая - увеличивается. Соотношение во времени между двумя составляющими цементного камня в основном зависит от марки цемента и тонкости помола. Чем тоньше помол цемента, тем быстрее рост твердой кристаллической части.

Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона: кубиковую и призменную прочность, прочность при срезе и скалывании, при многократно повторных нагрузках, при кратковременном, длительном и динамическом действии нагрузок.

Временное сопротивление эталонных кубов принимают за кубиковую прочность бетона.

Под призменной прочностью понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы к размеру стороны квадрата, равном 4.

Под чистым срезом понимают разделение элемента на части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы, например F/2

Прочность при срезе и скалывании. Под чистым скалыванием понимают взаимное смещение (сдвиг) частей элемента между собой под действием скалывающих (сдвигающих) усилий

Прочность при длительном действии нагрузки. Пределом длительного сопротивления бетона называют наибольшие статические неизменные во времени напряжения, которые он может выдерживать неограниченно долгое время без разрушения.

Прочность при многократном действии нагрузки. Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках (предел выносливости бетона) понимают напряжение, при котором количество циклов, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 10⁶.

Деформативность. Под деформативностью твердых тел понимают их свойство изменять размер и форму под влиянием силовых воздействий и несиловых факторов. В соответствии с этим деформации твердых тел разделяют на силовые и несиловые. Под несиловыми понимают деформации, проявляющиеся вследствие нарушения гигрометрического баланса парового давления, изменения температур.

. Под силовыми понимают деформации, проявляющиеся под воздействием внешних сил. Силовые деформации твердых тел развиваются преимущественно вдоль направления действия внутренних усилий. Они проявляются в виде сжатия, растяжения, сдвига.

5 Деформация бетона при сжатии

    Деформация бетона:  , где µ_е – упругая деформация, µ_pl – упругопластическая деформация. Если образец загружать по этапам и замерять деформации дважды – сразу после приложения нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой, получим ступенчатую линию (рис. 8). При достаточном числе загружений, ступенчатая линия зависимости Г_b – µ_b может быть заменена плавной кривой. Таком образом, упругие деформации бетона соответствуют лишь мгновенной скорости загружения образца, а неупругие развиваются во времени.

Рис. 7. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне

при сжатии и растяжении:

I – область упругих деформаций; II – область пластических деформаций;

1 – загрузка; 2 – разгрузка; µ_bu – предельная сжимаемость;µ_btu – предельная растяжимость;

µ_ер – доля неупругих деформаций, восстанавливающихся после разгрузки.

С увеличением скорости загружения V при одном и том же напряжении Г_b неупругие деформации уменьшаются (рис. 9).

           

Рис. 8. Диаграмма  Г_b – µ_b  в сжатом бетоне при           Рис. 9. Диаграмма  Г_b – µ_b  в сжатом бетоне при

      различном числе этапов загружения.                                  различной скорости загружения.