1.4.1. Объёмные деформации
Различают
деформации от изменения температуры и
усадки бетона. Повышение или понижение
температуры вызывает изменение объёма
бетона. При этом деформации прямо
пропорциональны температурному градиенту
t
и коэффициенту линейного расширения
.
Определение
температурных деформаций производится
по формулам сопротивления материалов.
Следует отметить, что коэффициенты
линейного расширения
стали
и бетона
примерно одинаковы, что обеспечивает их совместную работу.
Деформации усадки и набухания.
Свойство бетона уменьшаться в объёме при твердении в сухой среде называют усадкой, а при твердении во влажной среде бетон увеличивается в объёме - происходит набухание. Деформация усадки связана с потерей воды на испарение и на гидратацию цемента. Усадка тем больше, чем больше содержание в бетоне цемента, воды и чем ниже влажность окружающей среды.
Предельная величина усадочной деформации цементного бетона равна
0,3 - 0,5мм/м sl=(3-5)10-4.
Деформация бетона при набухании значительно меньше, чем при усадке.
Из-за неравномерного высыхания внутренние слои бетона препятствуют свободной усадке поверхностных слоев, в результате чего поверхностные слои оказываются растянутыми, что может привести к возникновению усадочных трещин.
1.4.2. Силовые деформации
1. Деформации при однократном кратковременном нагружении.
При непрерывном нагружении испытываемого образца зависимость - может быть представлена в виде плавной кривой (Рис1.2.).
Рис. 1.2. Диаграмма зависимости - при сжатии и растяжении бетона
1 Область упругих деформаций;
2 Область пластических деформаций.
полная деформация бетона равна сумме деформаций, состоящей из упругой части l и пластической р1 т.е.
b=el +р1 (1.4)
Упругие деформации бетона el соответствуют мгновенной скорости нагружения образца, деформации неупругие развиваются во времени.
При растяжении бетонного образца также возникает деформация
bt= el,t + pl,t (1.5)
складывающаяся из упругой el,t и пластической pl,t деформации.
При разгрузке в образце возникают остаточные деформации, которые со временем уменьшаются. Это явление называется упругим последствием.
2. Деформации при длительном действии нагрузки.
При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается в первые 3-4 месяца и может продолжаться несколько лет (Рис. 1.2.).
На диаграмме Рис. 1.2. Участок 0-1 характеризует деформации, возникающие при загружении; участок 1-2 характеризует нарастание неупругих деформаций при постоянном напряжении.
Свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки называют ползучестью бетона. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Линейная ползучесть имеет место при малых напряжениях и связана с перераспределением напряжений с гелевой составляющей цементного камня на заполнители. При b>0,5Rb в бетоне возникают микротрещины, линейная зависимость нарушается и наступает нелинейная ползучесть.
С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформации ползучести прекращаются.
Деформация ползучести увеличивается с уменьшением влажности среды, увеличением водоцементного отношения и количества цемента. Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый. С повышением прочности бетона и прочности заполнителей ползучесть уменьшается. Бетоны на пористых заполнителях обладают большей ползучестью, чем тяжёлые бетоны.
Предельные деформации бетона, т.е. деформации перед разрушением, зависят от многих причин и изменяются в значительных пределах. Для расчётов принимают: при осевом кратковременном сжатии bu =210 -3; длительном bu =2,510 -3; при растяжении btu=1,510 -4 .
3. Деформации при многократно-повторном загружении.
Многократное повторение циклов загружения и разгрузки приводит к постепенному накапливанию неупругих деформаций. После достаточно большого числа циклов неупругие деформации выбираются, пластические деформации достигают своего предельного значения и бетон начинает работать упруго.
Такой характер работы имеет место до напряжений, не превышающих предела выносливости b Rr. При больших напряжениях неупругие деформации неограниченно возрастают, что приводит к разрушению образца.