Усадочные и температурные деформации бетона. Конструктивные мероприятия по уменьшению их влияния.

Усадка - это свойство бетона уменьшаться в объёме при твердении в воздушной среде.

Причины усадки - кристаллизация цементного камня и испарение воды с поверхностных слоёв бетона. Наиболее интенсивно усадка про­текает в первые две недели твердения бетона, затем в течение года по­степенно затухает. Годовая усадка бетона составляет примерно 0,2 - 0,3 мм/м.

Факторы, влияющие на усадку бетона:

• количество цемента - «жирный» бетон имеет большую усадку;

• вид цемента - высокоактивные и глинозёмистые цементы дают большую усадку;

• количество воды - чем больше В/Ц, тем больше усадка;

• крупность заполнителя и его вид - при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше;

• прочность заполнителя - чем выше его модуль упругости, тем меньше усадка;

• влажность окружающей среды - чем суше воздух, тем больше усадка;

• наличие добавок и ускорителей твердения обычно повышают усадку;

• наличие арматуры - примерно в 2 раза уменьшает усадку.

Усадка идёт неравномерно по объёму бетона, что приводит к воз­никновению в нём растягивающих напряжений и появлению вследст­вие этого усадочных трещин. Следовательно, усадка - явление_вред- ное. Борьба с ней включает технологические (подбор оптимального состава бетона), производственные (выдержка бетона во влажных ус­ловиях в течение 2-х недель) и конструктивные (устройство усадоч­ных швов) меры.

Температурные деформации бетона-расширение при нагревании и сжатие при охлаждении. Средний температурный коэффициент линейного расширения бетона

10*10^-6. Но в действительности этот коэффициент колеблется в зависимости от состава бетона и свойств составляющих материалов. С увеличением содержания цементного камня коэффициент линейного расширения увеличивается.

Арматура. Ее назначение и классификация. Механические свойства

арматурных сталей.

Под арматурой понимают отдельные стержни или арматурные из­делия, которые располагают в массе бетона в соответствии со статиче­ской схемой работы конструкции.

Арматуру в железобетонных конструкциях используют преимуще­ственно для восприятия растягивающих усилий, а также для усиления сжатого бетона, например, в колоннах.

Арматура для железобетонных конструкций должна удовлетворять следующим требованиям:

• надёжно работать под нагрузкой совместно с бетоном (за счёт сцепления) на всех стадиях службы конструкции;

• полностью использовать свои прочностные свойства при ис­черпании конструкцией несущей способности.

Арматуру классифицируют по ряду признаков:

По технологии изготовления:

• горячекатаная;

• термически упрочненная;

• механически упрочненная в холодном состоянии (холоднодефор- мированная);

• арматурные канаты;

• не металлическая композитная;

По внешнему виду:

• гибкая - стержневая и проволочная;

• жёсткая - профильный прокат.

По профили) наружной поверхности:

• гладкая;

• периодического профиля.

По способу применения:

• ненапрягаемая;

• предварительно напрягаемая.

По способности нести нагрузку до отвердения бетона:

• не несущая нагрузку (гибкая арматура);

• несущая нагрузку (жёсткая арматура).

По функциональному назначению :

• рабочая продольная, устанавливаемая всегда по расчёту для вос­приятия, в основном, растягивающих усилий в сечениях. Поэтому её располагают в растянутых зонах вдоль линии действия этих усилий, т. е. перпендикулярно к возможному направлению трещин. Когда сече­ние сжатой зоны бетона недостаточно для сжимающих усилий её ус­танавливают в сжатом бетоне;

• поперечная, устанавливаемая по расчёту или конструктивно (без расчёта) по требованиям норм в изгибаемых элементах

• для воспри­ятия поперечных сил в наклонных сечениях, в сжатых элементах для обеспечения устойчивости продольной арматуры;

• монтажная - для объединения отдельных стержней в арматурные изделия и обеспечения проектного положения рабочей арматуры в конструкции;

• распределительная - для более равномерного распределения уси­лия между отдельными стержнями рабочей арматуры, особенно при действии сосредоточенных нагрузок;

- конструктивная - для восприятия обычно не учитываемых расчё­том

усилий от усадки бетона, изменения температуры конструкции и т. п. Она может также выполнять роль рабочей при транспортирова­нии и монтаже конструкции.

Физико-механические свойства арматурных сталей

Д иаграмма деформирования малоуглеродистой стали при растяжении

Прочность.

физический предел текучести σ_y - напряжение, при котором деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки. основной характеристикой прочности для "мягких" сталей явля­ется физический предел текучести. основной характе­ристикой прочности для "твёрдых" сталей является временное сопро­тивление σ_u - напряжение, непосредственно предшествующее разрыву образца.

Пластичность

"Мягкие" стали обладают значительным удлинением после раз­рыва - δ > 25%.

Т ермически упрочнённые стали имеют относительное удлинение δ = 6-8%

Свариваемость

Свариваемость сталей зависит от их химического состава, физико­механических свойств и термообработки перед сваркой.

Углеродистые стали хорошо свариваются любым способом при содержании углерода до 0,25%

Хладноломкость

Это повышение хрупкости стали под нагрузкой при отрицательных температурах ниже -30°С.

Диагр.деформирования твёрдой стали при растяжении

Релаксация

Это снижение напряжения в арматуре при неизменной длине эле­мента - отсутствии деформаций

Выносливость

От действия многократно повторяющейся нагрузки

при сопротивлении растяжению мень­шем предела текучести или предела прочности при однократном крат­ковременном загружении.