Упруго-пластические свойства бетона

При изготовлении на заводе бетона, специалисты отмечают, что крупность и зерновой состав заполнителей бетонной смеси, а также относительное содержание песка в смеси заполнителей не оказывают непосредственного влияния на прочность бетона. Крупность и зерновой состав влияют лишь на водопотребность бетонной смеси и, таким образом, при постоянном расходе цемента косвенно влияют на прочность бетона. Регулируя расход цемента в растворобетонном узле, можно компенсировать неблагоприятные показатели заполнителя по крупности и зерновому составу. Значительное влияние на прочность бетона оказывают его возраст и условия твердения (температура и влажность среды). Рост прочности бетона во времени зависит от вида и марки цемента, от его минералогического состава, водоцементного отношения, температурного (особенно в начальный период) и влажностного режимов твердения. При благоприятных влажностных условиях прочность бетона возрастает в течение многих лет. Для выпускаемых в последние годы цементов высоких марок и быстротвердеющих с повышенной тонкостью помола и повышенным содержанием высокоосновных силикатов и алюминатов характерны интенсивный рост прочности в начальном периоде твердения и незначительный прирост прочности в более поздние сроки. Исследования показали, что прочность бетона на портландцементе среднего минералогического состава при твердении в нормальных температурно-влажностных условиях увеличивается пропорционально логарифму возраста. Из предложенных формул логарифмического закона роста прочности наиболее проста следующая формула: Rn = Rn1*lg n/lg n1. Пользуясь ею, можно определить предел прочности бетона при сжатии в любом n-суточном возрасте, зная прочность в n1 суток. Так, по прочности бетона в раннем возрасте (но не ранее 5 - 7 суток) можно определить прочность бетона в 28-суточном и более позднем возрасте.

 

Сопротивление бетона растягивающим усилиям характеризует его трещиноустойчивость и является определяющим показателем для оценки качества бетона в конструкциях. Возникновение трещин недопустимо по условиям эксплуатации в таких конструкциях как трубы, резервуары, напорные гидротехнические сооружения, а также по соображениям долговечности сооружений, так как наличие трещин в бетоне увеличивает воздействие агрессивной среды, ускоряет коррозию металлоконструкций и арматуры и пр. Предел прочности бетона при растяжении зависит от одноименного показателя прочности цементного камня, его сцепления с заполнителем в бетоне, а также структуры и плотности бетона. Прочность сцепления в свою очередь определяется качеством цемента, плотностью цементного камня, формой зерен заполнителя и состоянием их поверхности. С уменьшением крупности заполнителя и увеличением удельной поверхности контактов между заполнителем и цементным камнем сопротивление бетона растяжению увеличивается, однако, только при условии благоприятной формы и состояния поверхности заполнителя. Мелкокристаллическая структура цементного камня с преобладанием гелевой структурной составляющей обладает более высокими относительными показателями прочности при растяжении, нежели крупнокристаллическая структура. Наконец, на предел прочности бетона при растяжении влияют возраст бетона и температурно-влажностные условиях твердения.

 

Как правило, бетоны, твердеющие в начальном возрасте в умеренных температурных и повышенных влажностных условиях, лучше сопротивляются растягивающим условиям. По абсолютному своему значению предел прочности бетона при растяжении, как и для всяких каменных хрупких материалов, значительно ниже предела прочности при сжатии. Коэффициент перехода от прочности при сжатии к прочности при растяжении R/Rp колеблется в значительных пределах в зависимости от марки бетона, вида цемента и заполнителей, условий твердения, возраста, а также размера и формы образцов. Для обычного цементного бетона отношение R/Rp принимается от 6 (для бетона марки 50) до 20 (для бетона марки 600). В среднем отношение R/Rp может быть принято от 8 до 12 для бетонов марки 100—300. Показатель предела прочности бетона на растяжение при изгибе превышает показатель предела прочности при осевом (чистом) растяжении. Величина Rизг/Rp колеблется в пределах от 1,6 до 3,0, в зависимости от размера испытываемых образцов и характера их загружения. При стандартных размерах балочек 150X150X1200 мм, принятых в ГОСТ, это отношение может быть равно 1,70.