Лекция 3. ДЕФОРМАТИВНОСТЬ БЕТОНА
1.Основные понятия Основные виды деформации:
объемные или не силовые деформации – усадка, температурно-влажностные, которые развиваются во всех направлениях;
силовые – вызванные силовым воздействием на конструкцию и развиваются главным образом в направлении силового воздействия
При силовом воздействии продольные деформации сопровождаются поперечным расширением.
Начальный коэффициент поперечного расширения
(коэффициент Пуассона) соответствует 0,2.
Бетон упруго пластический материал – одновременно с упругими деформациями, которые восстанавливаются после снятия нагрузки, развиваются неупругие практически с момента нагружения.
По длительности действия нагрузки подразделяются:
– однократное загружение кратковременной нагрузкой;
-длительно-действующая нагрузка;
-многократно-повторяющаяся нагрузка; -динамическая нагрузка.
2.Объемные деформации
Усадка - свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении.
Набухание - увеличение в объеме при твердении в воде.
Усадка зависит от следующих факторов:
1)количества и вида цемента: чем больше
цемента, тем больше усадка |
(глиноземистый |
цемент усадка); |
|
2)W/C : чем больше это соотношение, тем больше
усадка;
3)крупности заполнителя: чем мельче заполнитель, тем больше усадка.
Деформации и напряженное состояние, вызванное усадкой:
а - в массиве; |
б-в железобетонной раме |
Усадка связана с физико-химическим процессом: -уменьшением объема цементного геля – потеря избыточной воды на испарение.
Усадка наиболее интенсивно происходит в начальный период твердения, затем затухает.
Чем меньше влажность, тем быстрее усадка. При сжатии усадка ускоряется.
При неравномерном высыхании происходит неравномерная усадка, тогда возникают начальные напряжения.
На поверхности быстрее высыхает – усадка больше; внутри – усадка медленнее, получается, что внешние слои растянуты, вследствие этого появляются усадочные трещины.
Уменьшить усадку:
-конструктивные меры: устройство усадочных швов – снижение размеров единовременно заливаемых конструкций; установка дополнительной арматуры;
-технологические меры: подбор состава бетона;
использование |
специальных |
цементов; |
увлажнение |
поверхности. |
|
|
|
Величина объемных деформаций – усадка имеет |
|||
предельное |
значение s1 = 3 |
10-4 , при |
набухании |
деформации в 2 – 5 раз меньше. |
|
|
|
Температурные деформации
Характеризуются коэффициентом температурного расширения: при изменении температуры от -50 до + 50 α=1х10-5 град--1
Силовые деформации бетона
1. Деформации при однократном кратковременном действии нагрузки
Диаграмма сжатия-растяжения бетона при кратковременном нагружении
Деформации ползучести бетона в зависимости от начальной скорости деформирования (а) и уровня
напряжений (б)
С увеличением уровня напряжений деформации ползучести возрастают.
Ползучесть в сухой среде увеличивается.
Сувеличением водоцементного отношения ползучесть возрастает.
Сувеличением зерен заполнителя ползучесть уменьшается.
Сувеличением класса бетона ползучесть
уменьшается.
Бетона на пористых заполнителях обладают большей ползучестью.
Ползучесть объясняется структурой бетона – перераспределение с гелевой составляющей на кристаллический сросток.
Различают линейную ползучесть и нелинейную.
Принято условно считать если уровень напряжений σ> R0crc (граница
образования структурных микротрещин) то начинается нелинейная ползучесть. Ползучесть и усадка бетона развиваются одновременно.
Поэтому суммарные деформации состоят из упругих- усадки –ползучести.
Если имеются связи в бетоне, например арматура, которая стесняет деформации, то σb не const.
Свойство бетона, характеризующееся уменьшением напряжения, при ε = const называется релаксацией.