Упруго-пластичные свойства

Бетон не обладает совершенной упругостью, и полная его деформация в результате приложения к нему внешней нагрузки за некоторое время ее действия складывается из двух слагаемых:

.

На характер нарастания деформаций под действием нагрузки влияют скорость ее приложения, размеры образца, температурно-влажностное состояние бетона и окружающей среды, длительность действия нагрузки и другие факторы (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 — Зависимость деформации от скорости приложения нагрузки: 1 — при мгновенном нагружении, 2 — через 5с, 3 — через 15с, 4 — через 30с, 5 — через 60с

О деформативных свойствах бетона при приложении нагрузки судят по его модулю деформации, т.е. по отношению напряжения к относительной деформации, вызываемой его действием (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 — Диаграмма деформации бетона: и соответственно пластическая и упругая деформации

Чем выше модуль деформации, тем менее деформативен материал. Поскольку диаграмма сжатия бетона криволинейна, то обычно определяют либо начальный модуль деформации бетона , когда преобладают упругие деформации, либо модуль деформации при определенном значении , так как для расчета железобетонных конструкций важнее зависимость модуля деформаций от прочности бетона, предложен ряд формул для определения средних значений модуля деформаций.

Важное значение для расчета конструкций и оценки их поведения под нагрузкой имеют величины предельных деформаций, при которых начинается разрушение бетона.

Предельная сжимаемость бетона составляет 0,0015–0,003, увеличиваясь при повышении прочности бетона, а предельная растяжимость в 15–20 раз меньше.

При длительном воздействии нагрузки модуль деформации бетона уменьшается. Это объясняется тем, что полные деформации бетона растут быстрее, чем напряжения, вследствие накопления деформаций ползучести .

Под ползучестью бетона понимают процесс развития деформаций под действием постоянной статической нагрузки. Рост остаточный деформаций бетона под действием постоянной нагрузки продолжается длительное время (рисунок 2.6).

Ползучесть бетона обусловлена ползучестью цементного камня, определяемой его строением (наличием субмикрокристаллов гидросиликатов кальция со сложной структурой кристаллической решетки, удерживающих межплоскостную и пленочную воду). Эта гелевая составляющая обладает свойством вязкого течения под нагрузкой. Затухающий характер ползучести объясняется уменьшением доли геля и увеличением доли кристаллического каркаса, а также увеличением вязкости геля. Конечные деформации ползучести бетона тем меньше, чем меньше расход цемента и водоцементное отношение и чем больше возраст бетона к моменту загружения.

Рисунок 2.6 — Рост деформации ползучести бетона во времени

Для оценки ползучести удобно пользоваться мерой ползучести С, под которой понимается ползучесть бетона при единичной нагрузке:

.

Арматура уменьшает ползучесть железобетона в тем большей степени, чем выше процент армирования.