Упругопластические свойства бетона
|
Модуль упругости. Под действием нагрузок геометрические размеры изделий и конструкций из бетона изменяются, деформируются. Бетон относится к упругопластическим телам, которым свойственны как упругие, так и пластические деформации. Упругую деформацию бетона связывают с изменением межатомных расстояний, искажением кристаллических структур твердых фаз. Упругая деформация обратима. Развитие пластической (необратимой) деформации обусловлено перемещением дислокаций, сдвигом групп атомов, кристаллов. Упругие деформации бетона, находящиеся в линейной зависимости от напряжений, являются мгновенными и могут быть обнаружены только при быстром загружении. Упругие деформации оцениваются начальным или мгновенным модулем упругости. При длительном воздействии нагрузки к упругим деформациям добавляются пластические. В этом случае характеристикой деформативности бетона служит модуль деформаций, среднее значение модуля деформации определяется на каком-либо отрезке времени возрастания нагрузки. Ползучесть бетона - это способность пластически деформироваться при длительном воздействии нагрузки. Ползучесть может привести к существенному изменению формы изделия и конструкции, перераспределению напряжений в бетоне, что может иметь отрицательные последствия. Усадка - это уменьшение объема бетона при твердении на воздухе. Физическая природа усадки и ползучести выяснена недостаточно. На величину деформаций усадки и ползучести влияют физико-химические свойства компонентов бетона, его состав, содержание цементного камня и заполнителей, условия приготовления и эксплуатации конструкции, влажность и температура бетона, уровень напряжений, возраст бетона. Одной из причин усадки бетона является испарение воды, высыхание цементного камня. В бетоне цементный камень равномерно распределен между заполнителями и прочно соединен с ними, поэтому последние препятствуют усадке. Вследствие этого в бетоне возникают растягивающие напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Трещины могут возникать также из-за неравномерной усадки бетона в конструкциях. В массивных конструкциях наружная зона бетона высыхает быстрее, поэтому в ней также возникают растягивающие напряжения. Усадка вызывает в бетоне напряжения, независимо от внешних нагрузок, что приводит к образованию микротрещин. Однако от усадочных явлений, по-видимому, зависит сцепление цементного камня с заполнителями и арматурой, а следовательно, и прочность бетона и железобетона. Наиболее интенсивно усадочные деформации бетона идут в раннем возрасте, с течением времени они затухают. Набухание - это увеличение объема бетона при длительном твердении в воде. Набухание обусловлено постепенной адсорбцией воды цементным камнем. |
