Лекция 3. Деформативные свойства бетона

Диаграмма деформирования бетона

Учитывая всю сложность проблемы, при расчетах железобетонных конструкций в качестве базовых используют прочностные и деформационные характеристики бетона, получаемые в условиях осевого кратковременного сжатия и растяжения. Учет дополнительных факторов (других видов напряженно-деформированного состояния, длительности действия нагрузки и т.д.) выполняют путем трансформаций исходных зависимостей, полученных в условиях осевого кратковременного нагружения.

В соответствии с положениями норм по проектированию железобетонных конструкций диаграмму деформирования (состояния) бетона, устанавливающую связь между напряжениями и продольными относительными деформациями бетона при кратковременном действии однократно приложенной нагрузки вплоть до установленных ее предельных значений, отвечающих разрушению бетона при однородном напряженном состоянии, следует рассматривать в качестве обобщенной характеристики механических свойств бетона (рис. 3.1, 3.2).

 

1 – пластины испытательной машины; 2 – опытный образец;

3 – индикаторы часового типа; 4 – контрольно-измерительное устройство, фиксирующее перемещения пластин испытательной машины

Рис. 3.1. Методика получения полных диаграмм деформирования бетона

а) схема измерения деформаций; б) общий вид образца, оснащенного индикатором часового типа.

Рис. 3.2. Общий вид диаграммы деформирования бетона

при осевом кратковременном сжатии

 

Для математического описания базовой диаграммы деформирования бетона при сжатии, принятой в нормах необходимо иметь обоснованные значения следующих нормируемых параметрических точек:

– напряжений в пиковой точке диаграммы деформирования, соответствующих пределу кратковременной прочности бетона при осевом сжатии;

– относительной продольной деформации e _с1, соответствующей напряжениям в пиковой точке диаграммы;

– относительной продольной деформации e _cu, принятой в качестве предельной деформации бетона при сжатии, соответствующую назначенному уровню напряжения;

– среднего модуля упругости бетона Е_с.

 

Деформативность бетона

В бетоне принято различать деформации двух видов:

а) объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, набухания, расширения (физико-химического или (и) температурного);

б)силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действующих усилий; силовым продольным деформациям соответствуют вполне определенные поперечные деформации, характеризуемые коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом Пуассона).

Объемные деформации бетона

Усадка и набухание. Под усадкой в общем случае принято понимать объемное сокращение бетона (раствора, цементного камня) в результате физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии цемента с водой, изменения влажности цементного камня и карбонизации бетона.

Усадку принято подразделять на две составляющие:

– химическую усадку, связанную с потерей воды при протекании процессов гидратации вяжущего;

– физическую усадку, обусловленную потерей части свободной влаги бетона при ее испарении из открытых пор и капилляров в атмосферу (при сухих условиях эксплуатации).

В общем случае величина усадочной деформации на макроскопическом уровне зависит от следующих основных факторов:

– количества, вида цемента и его активности;

– количества воды затворения или, другими словами, водоцементного отношения;

– температурно-влажностных условий окружающей среды;

– крупности заполнителя и его физико-механических свойств (как фактор, определяющий задерживающее влияние по отношению к свободным деформация усадки цементного камня);

– объемного содержания цементного камня в бетоне;

– межзерновой пустотности заполнителей бетона;

– присутствия добавок и ускорителей твердения, оказывающих влияния на условия формирования структуры бетона (процессы структурообразования).