Железобетон

Прочность бетона

Основы прочности. Так как бетон представляет собой' неоднородный материал, внешняя нагрузка создает в нем сложное напряженное состояние. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжения концентрируются на более жестких частицах, обладающих большим модулем упругости, вследствие чего по плоскостям соединения этих частиц возникают усилия, стремящиеся нарушить связь между частицами. В то же время в местах, ослаб­ленных порами и пустотами, происходит концентрация напряжений. Из теории упругости известно, что вокруг отверстий в материале, подвергнутом сжатию, наблюда­ется концентрация сжимающих и растягивающих напря­жений; последние действуют по площадкам, параллель-
рым сжимающей силе (рнс. 1.1, а). Поскольку в бетоне иного пор н пустот, растягивающие напряжения у одного бтверстня или поры накладываются на соседние. В ре­зультате в бетонном образце, подвергнутом осевому £жатню, возникают продольные сжимающие и попереч­ные растягивающие напряжения (вторичное поле напря­жений).

J Разрушение сжимаемого образца, как показывают рпыты, возникает вследствие разрыва бетона в попереч­ном направлении. Сначала по всему объему возникают Микроскопические трещинки отрыва. С ростом нагрузки Трещинки отрыва соединяются, образуя видимые трещи­ны, направленные параллельно или с небольшим накло­ном к направлению действия сжимающих сил (рис. 1.1,6) . Затем трещины раскрываются, что сопровождается ка­жущимся увеличением объема. Наконец, наступает пол­ное разрушение. Разрушение сжимаемых образцов из различных материалов, обладающих высокой сплош­ностью структуры, наблюдается вследствие разрыва в поперечном направлении. В бетонных же образцах это явление развивается еще и под влиянием вторичного по­ля напряжений. Граница образования структурных мик­роразрушений бетона под нагрузкой может опреде­ляться по результатам уль­тразвуковых измерений. Скорость ультразвуковых колебаний V, распространя-

Рис. 1.2. К определению сжима­ющих напряжений в бетоне на границе макроразрушений R ()сгс по результатам ультразвуковых измерений

Ющихся поперек линий действия сжимающих напряже-; ннй, уменьшается с развитием микротрещин в бетоне! Сжимающее напряжение в бетоне R°crc, при котором на­чинается образование микротрещин, соответствует на­чалу уменьшения скорости ультразвука на кривой (рис. 1.2). По значению напряжения R°crc судят о проч­ностных и деформативных свойствах бетона.

Отсутствие закономерности в расположении частиц, составляющих бетон, в расположении и крупности пор приводит к тому, что при испытании образцов, изготов­ленных из одной и той же бетонной смеси, получают не­одинаковые показатели прочности — разброс прочности. Прочность бетона зависит от ряда факторов, основными из которых являются: 1) технологические факторы, 2) возраст и условия твердения, 3) форма и размеры образца, 4) вид напряженного состояния и длительные процессы. Бетон при разных напряжениях — сжатии, растяжении и срезе — имеет разное временное сопро­тивление.