Деформативные свойства бетона. Деформативные свойства бетона


Факторы, влияющие на прочностные и деформативные свойства бетона — КиберПедия

 

Существенным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является количество воды, применяемая для приготовления бетонной смеси,

 

которое оценивается водоцементным отношением W/С. Для химического соединения с цементом необходимо, чтобы вот это отношение было 0,2. По

 

технологическим соображениям для достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси – количество воды берут с некоторым избытком. Подвижность бетонной смеси, заполняющие форму под влиянием текучести, имеют W/С=0,5…0,6, а жесткие смеси, заполняющие форму, под влиянием механической виброобработки имеют W/С=0,3…0,4. Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет поры и капилляры в цементном камне и полостях между заполнителем и стальной арматурой и, постепенно испаряясь, освобождает их. С уменьшением W/С пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается, поэтому на заводах ЖБИ применяют бетонной смеси с меньшим значением W/С. Бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, у которого нарушается сплошность массы. Длительные процессы, происходящие в таком материале – наделяют бетон своеобразными упругопластичными свойствами.

 

Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в воздухе (усадка бетона) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набухании). Усадка бетона зависит от ряда причин:

 

1) количества и вида цемента – чем больше цемента на единицу объема бетона, тем больше усадка;

 

2) количество воды – чем больше W/С, тем больше усадка

 

3) крупности заполнителя – при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше.

 

Влияние заполнителей на уменьшение усадки бетона тем сильнее, чем выше их модуль упругости. Различные гидравлические добавки и ускорители твердения, как правило, увеличивают усадку. Усадка бетона происходит интенсивно в начальный период твердения в течение года и постепенно затухает. Скорость усадки зависит от влажности окружающей среды, чем меньше влажность, тем больше усадка. Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной его усадке, что в сою очередь ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Начальные напряжения, возникающие под влиянием усадки бетона, не учитывают непосредственно в расчете прочности железобетонных конструкций; их учитывают

 

расчетными коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности, также конструктивными мерами – армированием элементов. Также технологическими мерами – подбором состава, увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением поверхности бетона, а также конструктивными мерами – устройством усадочных швов в конструкциях. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжение концентрируются на более жестких частицах. В местах, ослабленных порами и пустотами, происходит концентрация напряжения. Отсутствие закономерности в расположении частиц, составляющих бетон, в расположении крупности пор приводит к тому, что при испытании образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси получают неодинаковые показатели прочности. Прочность бетона зависит от ряда факторов:

 

1) технологические факторы 2) возраст и условия твердения 3) форма и размеры образца 4) вид напряженного состояния и длительные процессы.

 

4.7 Проверить несущую способность железобетонной балки, сечением 200×300 мм из бетона класса В20. Армирование одиночное, двумя стержнями диаметром 20 мм, класса А400. Бетон тяжелый. Ожидаемый момент на балке после реконструкции 28 кНм

 

Решение:

1. Определяем расчетные характеристики материалов:

 

Расстояние от центра тяжести арматуры до нижней грани балки, а=30 мм. Для бетона класса В20 расчетное сопротивление на сжатие Rв = 11,5 МПа. Для арматуры класса А400 расчетное сопротивление растяжению Rs=350 МПа. Площадь сечения арматуры 2Ø20 А400 Аs=628 мм2.

 

2. Рабочая высота сечения:

 

h0=h – a= 300-30=270 мм.

 

3. Высота сжатой зоны бетона:

 

x = RsAs = × 628 = 95,6 мм,  
      × 200  
  R вb 11,5    
               

 

3. Несущая способность балки:

 

Mu = R в bх(h 0 - 0,5x) = 11,5 × 200 ×95,6(270 - 0,5 ×95,6) = = 48857336 Н × мм = 48,86 кНм.

 

 

Вывод:

Mи = 48,6 кНм > M = 28 кНм . Несущая способность обеспечена.

 

cyberpedia.su

Деформативные свойства бетона — КиберПедия

Виды деформаций бетона:

  1. Объемные – во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности.
  2. Силовые – от действия внешних сил.

Бетону свойственно нелинейное деформирование, поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия делят на 3 вида: деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой, деформации при длительном действии нагрузки и деформации при многократно повторяющемся действии нагрузки.

Деформации бетона при однократном загружении кратковременной нагрузкой.

Деформация бетона: (рис. 1)

,

где εе – упругая деформация, εpl –пластическая деформация.

Если образец загружать по этапам и замерять деформации дважды – сразу после приложения нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой, получим ступенчатую линию. При достаточном числе загружений, ступенчатая линия зависимости σb – εb может быть заменена плавной кривой. Таком образом, упругие деформации бетона соответствуют лишь мгновенной скорости загружения образца, а неупругие развиваются во времени.

Рис. 1. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне

при сжатии и растяжении:

I – область упругих деформаций; II – область пластических деформаций;

1 – загрузка; 2 – разгрузка; εbu – предельная сжимаемость;εbtu – предельная растяжимость;

εер – доля неупругих деформаций, восстанавливающихся после разгрузки.

 

С увеличением скорости загружения V при одном и том же напряжении σb неупругие деформации уменьшаются.

Деформации при длительном действии нагрузки.При длительном действии нагрузки обнаруживается постепенное снижение сопротивления бетона (ниспадающая ветвь диаграммы σb – εb). При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются.

Участок 0-1 (рис. 2) характеризует деформации, возникающие при загружении. Участок 1-2 характеризует нарастание неупругих деформаций при постоянном значении напряжений.

 

Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона

При длительном действии постоянной нагрузки, если деформации ползучести нарастают свободно, напряжения в бетоне остаются постоянными. Когда связи в бетоне (например, арматура) ограничивают свободное развитие ползучести, то напряжения в бетоне уменьшаются. То есть происходит перераспределение внутренних напряжений между бетоном и арматурой.

Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации , называют релаксацией напряжений.

Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. С течением времени процесс перераспределения напряжений с гелевой составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей затухает и деформирование прекращается.

Величина деформаций ползучести в конечном итоге не зависит от скорости нагружения образца. Ползучесть бетона увеличивается с ростом напряжений. Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый. Ползучесть бетона в сухой среде больше, чем во влажной. С увеличением В/Ц и количества цемента на единицу объема бетонной смеси ползучесть возрастает. С повышением прочности зерен заполнителей, повышением прочности бетона, его класса ползучесть уменьшается.

Деформации бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки.Многократное повторение действия нагрузки приводит к накапливанию неупругих деформаций (рис. 3). После большого количества циклов эти деформации постепенно выбираются, ползучесть достигает предельного значения, бетон начинает работать упруго.

С каждым последующим циклом кривая зависимости σb – εb постепенно становится прямой, характеризующей упругую работу. Такой характер работы наблюдается при . При больших значениях неупругие деформации начинают неограниченно расти, при этом кривизна σb – εb меняет знак.

 

Рис. 3. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне

при многократном повторном загружении бетонного образца:

1 – первичная кривая; 2 – конечная кривая.

 

 

cyberpedia.su

Деформативные свойства бетона

Все статьи Деформативные свойства бетона

Количество просмотров публикации Деформативные свойства бетона - 15

 Наименование параметра  Значение
Тема статьи: Деформативные свойства бетона
Рубрика (тематическая категория) Все статьи

ADs+Place

Виды деформаций бетона

учитывают при проектировании железобетонных конструкций, так как они оказывают большое влияние на качество и долговечность бетонных и железобетонных сооружений.

Условно деформации бетона можно разделить на следующие виды:

- собственные деформации бетоннои̌ смеси (первоначальная усадка) и затвердевшᴇᴦο бетона (усадка и расширение), возникающие под действием физико-химических процессов, протекающих в бетоне;

- деформации от действия внешних нагрузок. При ϶том различают деформации от кратковременного действия нагрузок, от длительного действия и деформации от многократно повторных загружений;

- температурные деформации бетона.

Деформативность. Если при обычном (кратковременном) испытании загружать бетонный образец ступенями, т. е. после каждого приращения нагрузки выдерживать образец некоторое время при неизменном напряжении, то диаграмма напряжение – деформация (σ–ε) будет иметь ступенчатый вид (обозначена пунктиром). Наклонные участки диаграммы соответствуют мгновенным (упругим) деформациям, горизонтальные – росту деформаций со времени при постояннои̌ нагрузке, что характеризует ползучесть бетона. Исходя из всᴇᴦο выше сказанного, мы приходим к выводу, что полная деформация бетона ε в данном случае (при напряжениях σ`б) складывается из упругих деформаций εу и деформаций ползучести εп. При относительно высоких напряжениях σ``б, приближающихся к пределу прочности, вследствие развития трещин в структуре бетона процесс деформирования становится не полностью упругим даже при мгновенном нагружении. Наклонные участки диаграммы искривляются за счёт появления деформации εт связаннои̌ с трещинообразованяем в структуре бетона.Таким образом,

ε=εу+εп+εт.

При достаточно большом количестве ступеней или при непрерывном нагружении зависимость (σ-ε превращается в плавную кривую (сплошная линия).

Диаграмма зависимости σ–ε при сжатии и растяжении бетона:

1 –упругие деформации;

2 – секущая;

Деформативные свойства бетона - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Деформативные свойства бетона"2017-2018.

Читайте также

  • - Деформативные свойства бетона

    Виды деформаций бетона учитывают при проектировании железобетонных конструкций, так как они оказывают большое влияние на качество и долговечность бетонных и железобетонных сооружений. Условно деформации бетона можно разделить на следующие виды: -... [читать далее].

  • referatwork.ru

    Деформативные свойства бетона - Химия

    Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

    Область условно упругой работы бетона – от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

    Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.

    Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7–2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой: Есж = Ер = Еб.

    Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.

    Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя – щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.

    Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.

    Усадка и набухание бетона

    При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т. е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.

    Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

    Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

    Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

    Прочность бетона

    Класс бетона по пределу прочности при сжатии (в МПа) определяют с помощью образцов размером 15´15´15 см, изготовленных из бетонной смеси и испытанных через 28 суток твердения при хранении в нормальных условиях, т. е. при температуре 20±2°С, относительной влажности воздуха не ниже 90%. Имеются некоторые исключения, например гидротехнический бетон речных сооружений оценивают по прочности также в 60-, 90- и 180-дневном возрасте образцов нормального твердения. При других размерах образцов-кубов с ребром 7, 10, 20 и 30 см результаты испытаний умножают на масштабные коэффициенты, соответственно равные 0,85; 0,91; 1,05; 1,10. Для оценки прочности вместо образцов-кубов нередко используют призмы размером 10´10´40 см или других размеров, испытываемых на изгиб, а также образцы-цилиндры диаметром 7, 10, 15, 20, 30 см и высотой, равной диаметру или двум диаметрам. Бетон называют высокопрочным, если его марка выше 600 (Мпа).

    Прочность бетона на растяжение составляет от 6 до 10 %, а при изгибе – от 10 до 16% от предела прочности при сжатии. По пределу прочности на осевое растяжение бетоны делятся на марки от 10 до 40, а при изгибе – от 1,5 до 5,5 МПа. Упрочнить бетон на растяжение можно армированием, поскольку металлическая арматура способна почти полностью принять на себя растягивающие напряжения, разгружая от них бетон. Арматура может располагаться как направленно, так и в хаотическом виде.

    Прочность бетона не остается величиной постоянной, при благоприятных условиях – высокой влажности воздуха, положительной температуре и т. п. – отмечается прирост прочности, определяемый по формуле

    Деформативные свойства бетона - student2.ru ,

    где t – возраст бетона в сутках, но не менее трех суток. Например, к возрасту одного года тяжелый бетон в этих условиях самоупрочняется на 70–90% от M28.

    Морозостойкость бетона

    Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15–20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 сут выдерживания в камере нормального твердения или через 7 сут после тепловой обработки. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

    По этому свойству бетоны маркируются: F50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500. Марка по морозостойкости обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5%.

    student2.ru

    Деформативные характеристики бетона | МОНОЛИТНЫЙ ДОМ-строительство в Москве и Подмосковье

    Деформативные характеристики бетона

    Деформативность.Под деформативностью твердых тел понимают их свойство изменять размер и форму под влиянием силовых воздействий и несиловых факторов. В соответствии с этим деформации твердых тел разделяют на силовые и несиловые. Под несиловыми понимают деформации, проявляющиеся вследствие нарушения гигрометрического баланса парового давления, изменения температур. Несиловые деформации (усадка, набухание, температурные воздействия) являются объемными и развиваются одинаково во всех направлениях. Свободное несиловое деформирование не сопровождается изменением напряженного состояния твердого тела. Стесненные несиловые деформации приводят к возникновению напряжений называемых собственными напряжениями твердого тела. Эти напряжения могут служить причиной разрушения материала.Под силовыми понимают деформации, проявляющиеся под воздействием внешних сил. Силовые деформации твердых тел развиваются преимущественно вдоль направления действия внутренних усилий. Они проявляются в виде сжатия, растяжения, сдвига. Одновременно с ними, как следствие продольного деформирования, возникают поперечные деформации. Деформативность твердых тел обусловлена их физической природой, поэтому разделение деформаций на силовые и несиловые, предполагающее их взаимонезависимость, является условным. В действительности силовые и несиловые деформации взаимосвязаны. Например, изменения влажности или температуры образцов приводят к изменению их механических характеристик (модуль упругости, меры ползучести) и тем самым влияют на проявление силовых деформаций.

    По временной связи с напряжениями силовые деформации бывают мгновенные и запаздывающие. Мгновенные деформации фиксируют при неизменных во времени напряжениях; они развиваются одновременно с изменением напряжения, проявляются со скоростью, близкой к скорости звука, и прекращаются мгновенно, как только стабилизируются напряжения. Величина их зависит от упругопластических свойств материала, поэтому их часто называют упругопластическими деформациями.

    В литературе часто при рассмотрении мгновенного деформирования материала имеют в виду однократное изменение формы и размеров тела при нагружении кратковременной нагрузкой. На самом деле всякое нагружение осуществляется во времени, поэтому неправильно сопоставлять экспериментальные результаты, полученные разными исследователями. Под мгновенным (в статическом понимании) понимают загружение образцов с немедленным автоматическим отсчетом деформаций. Для получения запаздывающих деформаций (ползучесть) необходимо одновременно испытывать серию образцов-близнецов: у одних образцов замерять общие силовые деформации, а у других — мгновенные силовые деформации. Разность между ними даст значение деформации ползучести материала. Запаздывающие деформации развиваются и при постоянных напряжениях; теоретически они стабилизируются лишь в бесконечной отдаленности, если напряжения не превышают длительной прочности материала.

    В литературе принято силовые деформации условно разделять на линейные и нелинейные.Под линейными понимают деформации, которые пропорциональны напряжению. Линейные мгновенные деформации являются упругими. При этом должно соблюдаться требование одинаковой меры ползучести при сжатии и растяжении, загружении и разгружении. Под нелинейными понимают мгновенные пластические и запаздывающие деформации; они непропорциональны напряжениям. Под непропорциональностью связи между напряжениями и деформациями понимают следующее: если несколько образцов-близнецов нагрузить разными силами, то запаздывающие деформации, накопленные образцами за равные промежутки времени, не пропорциональны этим силам. Нелинейность деформирования твердых тел связывают с их структурными и возрастными изменениями.

    С ростом прочности материала и уплотнении структуры за счет предшествующих стационарных или многократно переменных силовых воздействий условный порог нелинейности деформирования материала сдвигается в сторону нагружения. В этом одно из проявлений влияния предшествующего характера деформирования па сопротивление материала силовым нагружениям. Разгрузка материала происходит практически линейно, так как определяется упругой частью мгновенных деформаций и упругим последствием запаздывания. Деформации нагружения всегда больше, чем деформации разгрузки. Разница между ними представляет собой остаточные деформации. Доля остаточных деформаций растет с ростом уровня нагружения и падает по мере старения материала, с увеличением его прочности, после активного силового предшествующего воздействия, например после многократно переменного нагружения.

    Взаимосвязь между напряжениями, временем и деформациями, а также другими факторами, определяющими механическое состояние материалов, описывают с помощью так называемых физических уравнений. Уравнения механического состояния материалов, используемые в механике твердого тела, являются феноменологическими, т. с. построенными па базе экспериментальных данных с помощью некоторых рабочих гипотез. Как правило, эксперименты проводят над простейшими образцами при эталонных напряженных состояниях и режимах нагружения. Рабочие гипотезы представляют собой обобщение опыта и связаны с фундаментальными исследованиями естественных наук.

    Бетон является материалом с ярко выраженными упругопластическими свойствами. Уже при небольших напряжениях в нем кроме упругих (восстанавливающихся) деформаций развиваются пластические (остаточные), зависящие от характера приложения и длительности действия нагрузки, возраста бетона и режима нагружения. Чем бетон старее, тем выше его сопротивление деформированию. Для бетона силовые деформации подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, при длительном действии нагрузки, при многократно повторяющейся нагрузке.

    Динамическое деформирование бетона имеет дополнительную специфику. Мгновенные деформации бетона (упругие и пластические) не связаны режимом и длительностью нагружения; они определяются лишь конечными напряжениями. Деформации ползучести бетона, как запаздывающие, всегда связаны режимом и длительностью приложения нагрузки; их величина уменьшается по мере увеличения возраста бетона к моменту начала нагружения.

    Сопротивление деформированию.При силовых воздействиях твердые тела деформируются. В теории деформаций бетона рассматривают относительные деформации, равные отношению абсолютного удлинения (укорочения, поворота сечения) элемента к его первоначальному размеру, замеряемому до наблюдения. В тексте книги вместо термина относительные деформации употребляется слово — деформации. Мерой деформаций твердых тел являются удельные деформации. В общем случае сопротивление деформированию твердых тел уменьшается с приближением действующих напряжений к пределу прочности материала, а удельные деформации растут. Удельные деформации, таким образом, являются функциями напряжений. В этом проявляется нелинейность деформирования и это определяет нелинейную постановку задачи в теории железобетона. В частных случаях сопротивление деформированию твердых тел усредняется на всем возможном диапазоне изменения напряжений — от нулевых значений до предела прочности. Тогда считается, что удельные деформации не зависят от величины действующих напряжений. В этом — приближенная, линейная постановка задачи теории железобетона.

    У материалов, чьи механические свойства меняются со временем, в частности у стареющих бетонов, мгновенные деформации, как и деформации ползучести, зависят от режима нагружения. У материалов со стабильными механическими свойствами, в частности у так называемых старых бетонов, от режима нагружения зависят лишь деформации ползучести. Подавляющее большинство строительных конструкций находятся в условиях неоднородного напряженного состояния (изгиб, внецентренное сжатие или растяжение) и величины напряжений в разных их сечениях и даже точках по сечениям неодинаковы; например, у простой балки, опирающейся на две шарнирные опоры, при равномерной нагрузке, наибольшие моменты и наибольшие фибровые напряжения будут посредине пролета, а наименьшие — у опор; одновременно по высоте каждого сечения на нулевой оси напряжения равны нулю и имеют экстремальные значения вблизи границы сечения (на фибровом волокне). Прямой учет многочисленной изменчивости деформативных характеристик бетона с помощью признанных методов строительной механики становится неоправданно трудоемким и поэтому не используется. На практике применяются более простые инженерные способы.

    Деформации при однократном длительном загружении.Как показывают опыты и практика эксплуатации зданий, при продолжительном действии постоянной нагрузки деформации каменных, бетонных и железобетонных конструкций не остаются неизменными, а увеличиваются во времени. Процесс деформирования остается неравновесным весьма длительное, а теоретически — неограниченное время; развитие деформаций, следуя за напряжениями, запаздывает во времени. Конечные полные деформации конструкций могут за 3…4 года в несколько раз превышать мгновенные деформации.

    Ползучестью называют свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций при длительном действии нагрузки. Деформации ползучести бетона обусловлены его структурными несовершенствами; абсолютная величина деформаций ползучести зависит от возраста, прочности бетона и материалов его составляющих, влажности среды и предыстории деформирования; она уменьшается по мере старения бетона, увеличения его прочности в момент нагружения и уплотнения после предшествующего многократного знакопеременного деформирования. Являясь силовой деформацией, деформации ползучести бетона тем больше, чем выше уровень напряжений. При этом скорость деформаций ползучести бетона затухает во времени, асимптотически приближаясь к нулевому значению. Наибольшую интенсивность нарастания деформаций ползучести бетона наблюдают в первые 3…4 мес.

    При стеснении деформации ползучести напряженное состояние сечения бетонного образца меняется. Доля упругих деформаций и, следовательно, величина напряжений уменьшаются, а доля деформаций ползучести бетона возрастает. Происходит замещение одних деформаций другими. Ползучесть бетона увеличивается с уменьшением размеров испытуемого образца и уменьшается с понижением водоцементного отношения, увеличением влажности окружающей среды. На деформации ползучести бетона оказывают также непосредственное влияние зерновой состав бетона, вид цемента, крупных и мелких заполнителей, технологические и многие другие факторы.

    Бетоны на пористых заполнителях обладают большей ползучестью по сравнению с тяжелыми бетонами. Нелинейная ползучесть бетона обусловливает перераспределение напряжений по высоте бетонных сечений и в статически неопределимых железобетонных конструкциях. При проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций нормы учитывают быстронатекающую ползучесть, под которой понимают ползучесть бетона, проявляющуюся непосредственно после нагружения бетона.

    Релаксация напряжений.Релаксацией напряжения бетона называют процесс снижения напряжения при стеснении его деформаций. Если деформации бетона нарастают свободно, напряжения в сечениях элементов остаются постоянными. В железобетоне ненапрягаемая арматура стесняет свободное развитие деформаций ползучести бетона, поэтому напряжения в бетоне не будут оставаться постоянными. Они будут снижаться но мере ползучести бетона, а в арматуре в связи с самоуравновешиванием — увеличиваться. Ползучесть и релаксация напряжений бетона имеют общую физико-механическую основу. Математически они взаимосвязаны и оказывают существенное влияние на работу железобетонных конструкций, испытывающих воздействие длительной нагрузки. Ползучесть бетона и релаксация напряжений (реологические свойства бетона) обусловливают рост прогибов железобетонных конструкций с течением времени, снижают предварительные напряжения в арматуре, способствуют перераспределению усилий в железобетонных статически неопределимых системах.

    Деформации при многократном повторении нагрузки.Многократно повторные нагрузки могут иметь как статический, так и динамический характер.Статическими многократно повторными нагрузками являются такие, возрастание и снижение которых происходит медленно, а силы инерции не оказывают влияния на результаты расчета.К динамическим многократно повторным нагрузкам относят меняющиеся во времени нагрузки, при которых нельзя пренебречь влиянием инерционных сил на напряженно-деформированное состояние элементов конструкций или конструкций в целом.

    К статическим многократно повторяемым можно отнести нагрузки от периодически освобождаемых хранилищ, к динамическим — нагрузки от вибрационных машин. Площадь петли означает энергию, необратимо рассеянную единицей объема тела за один цикл нагружения — разгружения за счет несовершенства деформативных свойств материала. При повторении циклов нагрузка — разгрузка происходит постепенная выборка неупругих деформаций; при этом площадь петли гистерезиса постепенно уменьшается, достигая в пределе стабильной величины. Если при загружении образца напряжения не превосходят предел выносливости бетона, деформации, постепенно затухая, достигают предельной величины, а стабильная зависимость между напряжениями и деформациями сохраняется при неограниченно большом числе циклов загружения.

    Снижение длительной прочности и виброползучести бетона проявляется резче с ростом уровня напряжений, асимметрии циклов и частоты колебаний и смягчаются с увеличением исходных возраста и класса бетона. Указанные изменения механических свойств бетона существенно влияют на несущую способность и деформативность железобетонных конструкций, поэтому их учитывают при расчетах.

    Предельные деформации при осевом растяжении и сжатии.Под предельными деформациями бетона при растяжении (или сжатии) понимают относительные средние удлинения (или укорочения) в момент разрушения центрально-растянутых (центрально-сжатых) образцов, испытанных по государственному стандарту. Предельная растяжимость бетона 0, 1…0, 2 мм/м длины образца. Предельная растяжимость увеличивается при влажном хранении (примерно вдвое) с увеличением длительности приложения нагрузки и уменьшается с повышением прочности и плотности бетона. От предельной растяжимости бетона зависит сопротивляемость растянутых зон сечений железобетонных элементов образованию трещин.

    Предельное относительное укорочение бетона в 10…20 раз больше его предельного относительного удлинения и составляет 0, 8…4 мм/м длины образца. Предельная сжимаемость бетона в сжатой зоне изгибаемых железобетонных элементов достигает 0, 003…0, 005. При уменьшении ширины сечения к низу и особенно в тавровых сечениях с полкой в сжатой зоне уменьшается, а при уменьшении высоты сжатой зоны сечения — увеличивается.

    У бетонов на пористых заполнителях предельная сжимаемость и растяжимость бетона примерно в два раза выше, чем у тяжелых бетонов тех же марок. Предельные поперечные деформации бетона при сжатии и растяжении определяют соответственно по предельным продольным относительным деформациям сжатия и растяжения посредством коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона) v = 0, 2. Рост поперечных деформаций как при сжатии, так и при растяжении способствует образованию в бетоне микротрещин. Это отрицательно сказывается на морозо- и коррозиостойкости бетона.

    При постройке сауны первая мысль у строителя бывает - как обеспечить правильную подачу пара?Нынешние технологии позволяют вам не беспокоиться по этому поводу, ибо создан и даже с успехом введён в эксплуатацию специальный парогенератор, позволяющий нагнетать в помещение ровно столько отличного пара, сколько вам нужно.

    Мой блог находят по следующим фразам• технологические строительные швы литература• для чого поперечна арматура колонны• понятие в строительство стена в грунте• технология установки инвентарной опалубки• Прочностные свойства бетона• монолитное строительство чертежи

    monolitniy.ru

    Деформативные свойства бетона - Химия

    Усадка и набухание бетона

    При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих. Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

    Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

    Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

    2. 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. Бетон на граните имеет коэффициент линейного расширения 9,8*10¯6 бетон на керамзите - 7,4*10¯6, а бетон на известняке - 8,6*10 6. При остывании бетона ниже 0° С могут происходить деформации расширения, называемые давлением образующего льда. Температурные деформации бетона близки к температурным деформациям стали, что является непременным условием их совместной работы в железобетоне. Все компоненты бетонной смеси и бетона имеют различные температурные коэффициенты расширения в интервале температур от +20 до +80°С: цемент (клинкер) - песок (кварцевый) - 1,1*10¯5; щебень (известняк) - 4*10¯6; вода - (2,5…7,4)*10¯4; воздух -3,67*10¯3

    Упругость бетона

    Упругие деформации бетона под нагрузкой определяются модулем упругости. Чем выше модуль упругости, тем меньше при данной нагрузке будет относительная деформация. Помимо факторов, связанных с качеством цементного камня, модуль упругости бетона зависит от содержания и качества заполнителей.Бетон можно рассматривать как конгломерат из двух компонентов: цементного камня (раствора) и заполнителя. Каждый из этих компонентов занимает в сечении бетона определенную часть и участвует в восприятии нагрузки.Попытаемся выразить аналитически зависимость модуля упругости бетона от модулей упругости его составляющих, приняв упрощенные структурные модели бетона, в том или ином виде использумые рядом исследователей.Если прочность заполнителя в бетоне не всегда полностью используется и, следовательно, не всегда проявляется, то модуль упругости заполнителя непременно отражается на модуле упругости бетона.Модуль упругости гранита и подобных ему горных пород, часто используемых для производства крупных заполнителей, составляет около 50 000 МПа, что в среднем примерно вдвое выше модуля упругости растворной части бетона. Для этого случая получили, что модуль упругости обычного (с крупным заполнителем) бетона должен на 32 ... 35% превышать модуль упругости раствора (мелкозернистого бетона). Если обратиться к СНиП 2.03.01—84, где в результате обобщения опытных данных приведены нормативные значения модулей упругости различных бетонов, то в сопоставлении модулей упругости обычных (тяжелых) и мелкозернистых бетонов найдем подтверждение реальности выполненных расчетов.Однако горные породы типа базальтов имеют модуль упругости около 100 000 МПа. Поэтому модуль упругости бетона на базальтовом щебне выше нормируемого и более соответствует данным . Соотношение между средними напряжениями в компонентах бетона более сложно, чем отношение их модулей упругости, как это представляется из рассмотрения простейшей модели бетона № 1 и часто принимается в расчет. Физическая сущность этого раскрывается с позиций теории упругости. Растворный скелет бетона можно представить как среду с отверстиями, в которые вставлены зерна заполнителя той или иной жесткости. Ради упрощения задачи рассмотрим случай растяжения (или сжатия) полосы с круглым отверстием (по отношению к бетону это означает, что Е3=0) и случай, когда в такое отверстие впаян абсолютно жесткий диск. Это подтверждает описанное выше представление об используемой прочности заполнителей: прочность гранита не используется полностью в бетоне, так как он недогружен (эпюра вогнута), а прочность пористых заполнителей в бетонах чрезмерно высоких марок недоиспользуется из-за их относительной перегрузки и преждевременного выхода из строя. Правильность изложенных выше теоретических положений (С. М. Ицкович) подтверждается экспериментальными исследованиями, в частности с помощью фотоупругих покрытий (Ф. Ф. Губин и др.) и на моделях с тензодатчиками (М. Л. Нисневич и др.). Знание закономерностей распределения напряжений при совместной работе цементного камня и заполнителей в бетоне позволяет подбором соответствующих заполнителей получать бетон с требуемыми упругими свойствами.

    student2.ru

    Деформативные свойства бетона

    Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

    Область условно упругой работы бетона – от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

    Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.

    Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7–2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой: Есж = Ер = Еб.

    Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.

    Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя – щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.

    Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.

    Усадка и набухание бетона

    При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т. е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.

    Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

    Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

    Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

    Прочность бетона

    Класс бетона по пределу прочности при сжатии (в МПа) определяют с помощью образцов размером 15´15´15 см, изготовленных из бетонной смеси и испытанных через 28 суток твердения при хранении в нормальных условиях, т. е. при температуре 20±2°С, относительной влажности воздуха не ниже 90%. Имеются некоторые исключения, например гидротехнический бетон речных сооружений оценивают по прочности также в 60-, 90- и 180-дневном возрасте образцов нормального твердения. При других размерах образцов-кубов с ребром 7, 10, 20 и 30 см результаты испытаний умножают на масштабные коэффициенты, соответственно равные 0,85; 0,91; 1,05; 1,10. Для оценки прочности вместо образцов-кубов нередко используют призмы размером 10´10´40 см или других размеров, испытываемых на изгиб, а также образцы-цилиндры диаметром 7, 10, 15, 20, 30 см и высотой, равной диаметру или двум диаметрам. Бетон называют высокопрочным, если его марка выше 600 (Мпа).

    Прочность бетона на растяжение составляет от 6 до 10 %, а при изгибе – от 10 до 16% от предела прочности при сжатии. По пределу прочности на осевое растяжение бетоны делятся на марки от 10 до 40, а при изгибе – от 1,5 до 5,5 МПа. Упрочнить бетон на растяжение можно армированием, поскольку металлическая арматура способна почти полностью принять на себя растягивающие напряжения, разгружая от них бетон. Арматура может располагаться как направленно, так и в хаотическом виде.

    Прочность бетона не остается величиной постоянной, при благоприятных условиях – высокой влажности воздуха, положительной температуре и т. п. – отмечается прирост прочности, определяемый по формуле

    Деформативные свойства бетона - Инвестирование - 1 ,

    где t – возраст бетона в сутках, но не менее трех суток. Например, к возрасту одного года тяжелый бетон в этих условиях самоупрочняется на 70–90% от M28.

    Морозостойкость бетона

    Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15–20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 сут выдерживания в камере нормального твердения или через 7 сут после тепловой обработки. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

    По этому свойству бетоны маркируются: F50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500. Марка по морозостойкости обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5%.

    studlib.info