|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы где амп и а - соответственно наименьшее и наибольшее значения напряжений. С уменьшением р, уменьшается и предел вьшосливости бетона Rp. 2.1.4. Усадка и ползучесть бетона. Релаксащш напряжений Бетон - материал, состоящий из трех фаз - твердой, жидкой и газообразной, количественное соотношение которых изменяется с возрастом бетона. Это является причиной изменения его технических свойств во времени. Одно из важных технических свойств бетона - способность к объемным изменениям, которые могут быть следствием физико-химических процессов гидратации цемента, изменения влагосодержания бетона (испарение влаги при твердении на воздухе и приток ее при твердении в воде), изменения температуры бетона, вызванного экзотермией цемента (выделением тепла при твердении) или перепадом температуры внешней среДы и, наконец, действием внешней механической нагрузки. Одна из основных причин объемных изменений бетона - усадка, под которой понимается совокупность изменений, обусловленных процессами гидратации цемента и изменениями влагосодержания бетона при твердении на воздухе. Усадку бетона можно представить как сумму деформаций двух видов - собственно усадки и влажностной усадки. Собственно усадка происходит в результате уменьшения истинного объема системы цемент - вода при гидратации. Она может развиваться при полной изоляции образца от внешней среды и всегда ведет к необратимому уменьшению первоначального объема. деформаций станет искривляться в обратную сторону - выпуклостью к оси абсцисс (рис. 2.5, б), значит, наступила усталость бетона, характеризуемая нарастанием пластических деформаций с каждым циклом, которая приведет к разрушению бетона при напряжениях, значительно меньших предела прочности при однократном загружении. Предел вьшосливости (усталости) бетонайр, т.е. предел прочности при многократно повторяющейся нагрузке, зависит от характеристики цикла напряжений в бетоне Влажнастная усадка связана с изменением влагосодержания бетона; она частично обратима: при твердении на воздухе происходит уменьшение объема (усадка), а при достаточном притоке влаги ~ увеличение объема (набухание). Деформации в результате влажностной усадки бетона в 10-20 раз превышают деформации собственно усадки, поэтому изменения влагосодержания бетона - основной источник усадочных деформаций. Величина усадки (набухания) е; зависит от вида цемента, состава бетона, способов укладки и ухода за бетоном, температурно-влажност-ных условий среды и др. и колеблется в широких пределах; средние значения для бетона могут быть приняты равными: усадка 0,3 мм/м, набухание 0,10 мм1м. Прирост деформаций усадки во времени происходит по затухающему закону, приблизительно пропорционально логарифму времени, и может продолжаться годами (рис. 2.6). Развитие влажностной усадки начинается с поверхности и постепенно по мере высыхания бетона распространяется вглубь. Это нередко приводит к растрескиванию поверхности бетона, наблюдаемому при быстром высыхании (например, под действием солнечных лучей). Усадка является причиной образования в бетоне «собственных» напряжений, которые понижают трещиностойкость и жесткость конструкций, а следовательно, водонепроницаемость и долговечность сооружений. В предварительно напряженных конструкциях усадка бетона приводит к потерям предварительного напряжения.  Л5ж /г Рис. 2.6. Развитие деформаций усадки и набухания бетона и железобетона во времени Ползучестью бетона называется его способность испытывать неупругие деформации во времени при длительном действии нагрузки или напряжений (включая температурные, усадочные и т.п.). Деформации ползучести при длительном выдерживании могут в несколько раз превышать деформации, развивающиеся при кратковременном загружении. Ползучесть бетона имеет весьма важное практическое значение и учитывается при расчете и проектировании конструкций. Различают линейную и нелинейную ползучесть бетона. При линейной ползучести зависимость между напряжениями и деформациями ползучести можно считать линейной. Такая зависимость наблюдается лишь при сравнительно невысоких напряжениях - порядка 0,5 R. При более высоких напряжениях в бетоне развиваются деформации нелинейной ползучести; такие деформации растут быстрее напряжений. Развитие линейной ползучести бетона во времени, так же как и усадка, протекает по затухающему закону, асимптотически приближаясь к пределу (рис. 2.7). Затухающий во времени характер ползучести бетона обусловлен тем, что гелевая структурная составляющая цемента, в основном подверженная ползучести, уменьшается в объеме, теряет часть пленочной воды, становится более вязкой. Кроме того, по мере деформирования кристаллического сростка происходит перераспределение напряжений: гелевая структурная составляющая разгружается, передавая напряжения кристаллическому сростку. Одновременно напряжения в цементном камне уменьшаются в результате большего нагружения заполнителей бетона. При более высоких напряжениях (нелинейная ползучесть) наряду с указанными выше явлениями в бетоне возникают и развиваются микротрещины. Такие нарушения структуры материала носят необратимый характер и ведут к ускоренному нарастанию деформаций. На величину и характер развития ползучести оказывают влияние те же факторы, что и на усадку бетона. Опыты показали, что усадка и ползучесть бетона увеличиваются при повышении содержания цемента и воды (цементного теста) в бетоне. Усадка и ползучесть уменьшаются при применении заполнителей с более высокими значениями модуля упругости, увеличении влажности и снижении температуры среды, увеличении массивности конструкции (размеров поперечных сечений). На ползучесть бетона оказывают также влияние вид напряженного состояния, величина напряжения, возраст бетона к моменту загружения, и т.п. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 |