Прочность бетона при осевом сжатии. В соответствии с требованиями ГОСТ контроль прочности бетона при сжатии выполняют посредствам испытания кубика с размером ребра 15 см. В реальных конструкциях работа сжатого бетона наиболее близка к его работе при испытании призм.
Действительную (призменную) прочность бетона можно определить из результатов испытаний призм с соотношением размеров
или определить по эмпирической формуле:
,
где
– кубиковая прочность бетона.
Прочность бетона при растяжении зависит от прочности цементного камня, прочности его сцепления с заполнителем и прочности заполнителя. Она в 10-20 раз меньше кубиковой прочности и обладает большим разбросом.
Прочность бетона при растяжении можно определить испытанием на разрыв образцов в виде восьмерок, балочек – на изгиб, цилиндра и кубов – на раскалывание или определить по формуле:
.
Прочность бетона при срезе. Под срезом понимают разделение и смещение частей элемента по сечению, к которому приложены перерезывающие силы. В строительных конструкциях срез, особенно в чистом виде, встречается редко. При необходимости прочность бетона при срезе можно определить по формуле:
.
Прочность бетона при скалывании. Сопротивление бетона скалыванию встречается в балках, в зонах совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил до появления наклонных трещин. Прочность бетона при скалывании обладает большим разбросом и в 1,5-2 раза выше
, т. е.
.
Прочность бетона при длительной нагрузке. В бетоне при длительной нагрузке развиваются пластические деформации, происходит перераспределение напряжений, образуются и накапливаются микротрещины, что приводит к снижению прочности бетона. Предел длительного сопротивления бетона
.
При ударной нагрузке прочность бетона увеличивается за счет энергопоглощающей способности конструкций и работы бетона в упругой стадии. При времени загружения 0,1 с. коэффициент динамического упрочнения бетона равен 1,2.
Прочность бетона при многократно повторных нагрузках. При таком нагружении в бетоне образуются и постепенно накапливаются микротрещины, что приводит к снижению его прочности. Предел выносливости бетона (предел прочности при многократно повторных нагрузках) зависит от числа циклов нагружения и коэффициента ассиметрии цикла
, его наименьшее значение
.
7. Виды деформаций бетона
Бетон является упруго-пластическим материалом, при его нагружении возникают упругие (обратимые, восстанавливающиеся после разгрузки) и пластические (неупругие, необратимые) деформации.
По характеру возникновения различают деформации:
− силовые, которые развиваются в основном в направлении действия сил;
− объемные, развиваются во всех направлениях под влиянием усадки, от изменения температуры и влажности;
Силовые деформации в зависимости от характера и длительности действия нагрузки разделяют на три категории:
− деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой;
− деформации при длительном действии нагрузки;
− деформации при многократном повторении нагрузки.
8. Деформации бетона при однократном загружении
кратковременной нагрузкой
Рис. 4 Диаграммы деформирования бетона:
а) общая, б) при ступенчатом нагружении.
При загружении бетонного образца в нем появляются деформации
, которые состоят из упругих
, восстанавливающихся после разгружения и пластических
, остаточных. При нагружении диаграмма «
» – выпуклая, при разгрузке – вогнутая. Пластические деформации содержат около 10% деформаций упругого последействия
, которые восстанавливаются после разгрузки в течение некоторого времени (рис. 4а).
Если производится ступенчатое нагружение образца (рис. 4б), на каждом этапе диаграммы упругих деформаций параллельны, а доля пластических деформации с повышением уровня напряжений увеличивается. Касательная к ступенчатой диаграмме является диаграммой полных деформаций.
При растяжении бетона проявляются те же особенности деформирования.
9. Деформации бетона при длительном действии нагрузки
Если образец бетона нагружать до уровня напряжений
с разными скоростями и выдерживать под нагрузкой (рис. 5) можно получить следующие результаты:
− с течением времени неупругие деформации нарастают;
− с уменьшением скорости нагружения доля неупругих деформаций в процессе нагружения возрастает;
− полные деформации не зависят от скорости нагружения.
Наиболее интенсивно неупругие деформации нарастают в течении 3-4 месяцев, но могут продолжаться в течении нескольких лет; неупругие деформации больше упругих в 3-4 раза.
Свойство бетона наращивать неупругие деформации при длительной постоянной нагрузке называется ползучестью. Это явление обусловлено вязким течение геля цементного камня под нагрузкой и постепенным перераспределением напряжений на кристаллической сросток и заполнитель. Различают ползучесть линейную (до образования структурных микротрещин) и нелинейную (после их образования).