Прочность бетона на осевое растяжение
Бетон
Общие сведения
Для обеспечения долговечной и нормальной эксплуатации бетон для железобетонных конструкций должен иметь необходимые для этого физико-механические свойства:
· прочность;
· хорошее сцепление с арматурой;
· непроницаемость для защиты арматуры от коррозии;
· специальные требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и др.
Классификация бетонов
1. По структуре:
1. плотные;
2. крупнопористые;
3. поризованные;
4. ячеистые.
2. По плотности:
1. особо тяжелые (ρ> 2500 кг/м3);
2. тяжелые (ρ= 2200 ÷ 2500 кг/м3);
3. облегченные (чаще мелкозернистые) (ρ= 1800 ÷ 2200 кг/м3);
4. легкие (ρ= 800 ÷ 1800 кг/м3).
3. По виду заполнителей:
1. на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий);
2. на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак);
3. на специальных заполнителях.
4. По зерновому составу:
1. крупнозернистые;
2. мелкозернистые.
5. По условиям твердения:
1. бетоны естественного твердения;
2. бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;
3. бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.
Структура бетона
Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. Существенным фактором является количество воды, применяемой для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением В/Ц. Для химического соединения воды с цементом необходимо, чтобы В/Ц ≈ 0,2; однако для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси В/Ц=0,5…0,6 (подвижные бетонные смеси); В/Ц=0,3…0,4 (жесткие бетонные смеси). Избыточная химически несвязанная вода образует поры и капилляры в цементом камне, а затем, испаряясь, освобождает их. Таким образом, с уменьшением В/Ц уменьшается пористость цементного камня и прочность бетона увеличивается.
|
|
|
Структура бетонапредставляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанную большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.
Собственные деформации бетона
Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде – усадка бетона. Она связана с физико-механическими процессами твердения и уменьшением объема цементного геля, потерей избыточной воды в результате испарения и гидратации с непрореагировавшими частицами цемента.
Усадке бетона препятствуют заполнители, которые становятся внутренними связями, вызывающими в цементном камне начальные растягивающие напряжения.
|
|
|
Неравномерное высыхание бетона, снаружи больше, а внутри меньше, приводит к неравномерной усадке, что ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Открытые, быстро высыхающие слои бетона испытывают растяжение; внутренние более влажные оказываются сжатыми. В бетоне появляютсяусадочные трещины.
Уменьшить начальные усадочные напряжения можно:
· конструктивными мерами (армирование, устройство усадочных швов);
· технологическими мерами (подбор состава, увлажнение среды, увлажнение поверхности бетона).
Прочность бетона
Прочность бетона зависит от многих факторов, как-то:
· структура бетона;
· марка цемента;
· водоцементное отношение В/Ц;
· вид мелкого и крупного заполнителя;
· условия твердения;
· вид напряженного состояния;
· форма и размеры сечения;
· длительность действия нагрузки.
Кубиковая прочность
Для определения прочности бетона на осевое сжатие обычно испытывают в прессе бетонные кубы с размером ребра 150 мм, характер разрушения которых обусловлен наличием или отсутствием сил трения, возникающих на контактных поверхностях между подушками пресса и гранями куба.
|
|
|
1. Несмазанный куб(рис. 2,а).
Силы трения между подушками пресса и гранями куба препятствуют свободным поперечным деформациям куба и соответственно упрочняют бетон сверху и снизу. По мере удаления от торцевых граней куба влияние сил трения уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму 2-х пирамид сверху и снизу.
2. Смазанный куб(рис. 2,б).
Если устранить силы трения смазкой контактных поверхностей, прочность бетонного куба будет меньше, поперечные деформации проявляются свободно, трещины разрыва становятся вертикальными. Временное сопротивление сжатию бетона для куба с ребром 150 мм равно R, с ребром 200 мм - 0,93R, с ребром 100 мм – 1,1R. Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба.
а) б)
Рис. 2. Характер разрушения бетонных кубов:
а – несмазанный куб; б – смазанный куб;
Δ – поперечные деформации бетона.
Призменная прочность
Так как железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb– временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. Призменная прочность меньше кубиковой, и она уменьшается с увеличением отношенияh/a. Влияние сил трения на среднюю часть призмы уменьшается с увеличением ее высоты и приh/a=4 значениеRbстановится стабильным и равно приблизительно 0,75R.
|
|
|
Рис. 3. Характер разрушения бетонной призмы.
Прочность бетона на осевое растяжение
Прочность бетона на растяжение в 15…20 раз меньше, чем при сжатии. Повышение прочности бетона на растяжение может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением В/Ц, применением щебня с шероховатой поверхностью. Временное сопротивление бетона осевому растяжению Rbtопределяют испытаниями:
1. на разрыв – образцов в виде восьмерки (рис. 4, а);
2. на раскалывание – образцов в виде цилиндров (рис. 4, б);
3. на изгиб – бетонных балок (рис. 4, в): 
,
где χ – учитывает криволинейный характер эпюры напряжений в бетоне растянутой зоны.
а) б)
В)
Рис. 4. Схемы испытания образцов для определения прочности бетона
при осевом растяжении:а - на разрыв; б – на раскалывание; в – на изгиб.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 518; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!