16. Поведение бетона под нагрузкой

Поведение бетона под нагрузкой, закономерности его деформирования и разрушения. Сопротивление бетона растяжению, изгибу, расколу, срезу и сжатию.

Поведение бетона под нагрузкой не только определяет его прочность – итоговый результат испытания, но существенно важно для определения надежности работы мат-ла в условиях эксплуатации, для оценки его долговечности, трещиностойкости и др. свойств бетона.

На основе опытов было установлено, что при разрушении бетона наблюдается 2 вида разрушении поверхности. В 1- прочность заполнителя при растяжении выше прочности раствора или цементного камня, разрушении происходит по раствору и в обход зерен заполнителя. Во 2- прочность заполнителя ниже прочности раствора, разрушении происходит по раствору и по зернам заполнителя. Может быть и смешанный характер разрушения. Когда прочность зерен заполнителя и прочность раствора близки м/ду собой и в разных участках структуры более прочным оказывается либо заполнитель, либо раствор.

По взаимному расположению раствора и крупного заполнителя можно представить 2 различные схемы микростуктуры бетона: последовательно и параллельно составленные. Можно различить 2 простейших неоднородных напряженных состояния бетона: 1)деформации в составляющих структуры равны, а напряжения прямо пропорциональны их модулям деформаций; 2) напряжения в составляющих структуры равны. А деформации обратно пропорциональны их модулям деформации. Прочность материала в 1 случае определяется прочностью более слабого элемента или сцепления м/ду составляющими; во 2 – прочность элемента, у к-го меньше предельная деформация.

17. Сопротивление бетона растяжению, изгибу, расколу, срезу и сжатию.

Материалы в сооружениях могут испытывать различные внутренние напряжения: сжатие, растяжения, изгиб, срез и кручение. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, значительно хуже – срезу и еще хуже растяжению (в 5-50 раз, чем сжатию).

Прочность бетона при растяжении зависит от прочности цементного камня при растяжении и сцепления его с зернами заполнителей. Относительная прочность при растяжении уменьшается с увеличением класса бетона. В опытах наблюдается еще больший по сравнению со сжатием разброс прочности. Повышение прочности бетона при растяжении может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением В/Ц, применением щебня с шероховатой поверхностью.

Прочность бетона при срезе и скалывании. В чистом виде явление среза состоит в разделении элемента на две части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы. При этом сопротивление срезу зерен крупных заполнителей, работающих как шпонки в плоскости среза, оказывает существенное влияние. При срезе распределение напряжений по площади сечения считается равномерным. В железобетонных конструкциях чистый срез встречается редко; обычно он сопровождается действием продольных сил. Сопротивление бетона скалыванию возникает при изгибе железобетонных балок до появления в них наклонных трещин. Скалывающие напряжения по высоте сечения изменяются по квадратной параболе. Временное сопротивление скалыванию при изгибе, согласно опытным данным, в 1,5—2 раза больше.

Прочность бетона при длительном действии нагрузки. Согласно опытным данным, при длительном действии нагрузки и высоких напряжениях под влиянием развивающихся значительных неупругих деформаций и структурных изменений бетон разрушается при напряжениях, меньших, чем временное сопротивление осевому сжатию Rb. Если при эксплуатации конструкции в благоприятных для нарастания прочности бетона условиях уровень напряжений постепенно уменьшается, отрицательное влияние фактора длительного загружения может и не проявляться.

Прочность бетона при многократно повторных нагрузках. При действии многократно повторных нагрузок с повторяемостью в несколько миллионов циклов временное сопротивление бетона сжатию под влиянием развития структурных микротрещии уменьшается. Предел прочности бетона при многократно повторных нагрузках или предел выносливости бетона Rr, согласно опытным данным, зависит от числа циклов нагрузки и разгрузки и отношения попеременно возникающих минимальных и максимальных напряжений или асимметрии цикла р.