Новости, обновления на сайте
26 июня 2019
07 декабря 2018
06 апреля 2018
Зависимость между напряжениями и деформациями изменяется от времени приложения нагрузки. Способность бетона деформироваться во времени при длительном действии постоянной нагрузки называют ползучестью. Существует ряд гипотез, рассматривающих механизм деформаций ползучести под действием внешней нагрузки.
Одна из первых гипотез физического механизма ползучести предложена выдающимся французским инженером Е. Фрейсине. Основываясь на представлениях о бетоне как капиллярно-пористом упругом теле, он считал, что ползучесть обусловлена, главным образом, усадкой под действием капиллярных сил. Вода, заполняя мелкие капилляры, воспринимает, по Фрейсине, часть приложенной нагрузки и медленно перемещается. Под действием приложенной нагрузки изменяются размеры пор в бетоне, нарушается гигрометрическое равновесие бетона с окружающей средой, что приводит к капиллярной усадке и развитию деформаций ползучести. Ряд опытных данных противоречит гипотезе Фрейсине. Известно, в частности, что деформации ползучести наблюдаются и при загружении образцов в воде, когда невозможно развитие усадочных деформаций.
Гипотеза, объясняющая ползучесть бетона механическим выдавливанием влаги из цементного камня (Р. Лермит и др.), также предполагает, что ползучесть и усадка бетона имеют одну и ту же физическую природу. В ряде экспериментальных исследований установлено, что нагруженные образцы интенсивнее отдают влагу, включая и адсорбционно-связанную, которая в ненагруженном состоянии обычно остается в бетоне. В результате водопоглощение и набухание образцов, длительное время находящихся под нагрузкой, могут быть значительно большими, чем у ненагруженных разцов. В то же время имеются экспериментальные данные, показывающие, что существенное различие в потерях массы нагруженых и ненагруженных образцов в процессе их высыхания не наблюдается. В настоящее время принято считать, что механическое выдавливание влаги из цементного камня является не причиной, а следствием ползучести.
Ряд исследователей (А.Е. Шейкин, У. Гансен, З.Н. Цилосани) считает основной причиной ползучести пераспределение внутренних усилий в цементном камне. Ими дифференцируются в цементном камне основные структурные составляющие - ультрадисперсный «цементный гель», представленный тоберморитоподобными гидросиликатами, и кристаллический сросток, состоящий из кристаллогидратов, объединенных химическими связями. Компоненты цементного камня отличаются характером контактов срастания (для «геля» коагуляционные, кристаллического сростка - кристаллизационные). По А.Е. Шейкину, благодаря способности «геля» к вязкому течению кристаллический сросток принимает на себя дополнительные усилия, что приводит к развитию деформаций ползучести цементного камня и бетона. У. Гансен считал, что ползучесть обусловлена вязким течением на границах цементных зерен и в точках их контакта.
О.Я. Берг, анализируя изменение времени прохождения ультразвукового импульса через бетон при длительном действии нагрузки, пришел к выводу, что при начальных напряжениях вследствие возникновения и развития микротрещин возникают дополнительные деформации, которые складываются с деформациями ползучести, обусловленными перераспределением внутренних усилий между структурными составляющими цементного камня. Значительная роль микротрещин и накопления локальных микроразрушений в бетоне под действием постоянной статической нагрузки в развитии деформаций ползучести подтверждена исследованиями А.В. Саталкина, X. Рюша, З.Н. Цилосани и других исследователей.
Анализ различных типов деформаций при нагружении бетона может моделироваться реологическими моделями. Такие модели, включающие идеальные пружины, амортизаторы, клапаны и другие элементы, не раскрывая физический механизм ползучести, предлагают ее феноменологическое описание.
Одним из основных факторов, влияющих на ползучесть бетона, является относительная влажность окружающей среды. Высушивание образцов приводит к увеличению ползучести бетона в раннем возрасте. При установлении гигроскопического равновесия между средой и бетоном до загружения образцов влияние относительной влажности воздуха сказывается в значительно меньшей степени. Попеременное увлажнение и высушивание бетона увеличивает величину деформации ползучести.
Влияние возраста бетона в момент приложения нагрузки на величину ползучести сказывается сильнее, чем влияние возраста на прочность бетона. На рис. 5.17 приведена, по данным А.М. Невилля, зависимость между величиной ползучести и его «зрелостью», характеризуемой в градусочасах.
При раннем загружении бетона с повышением температуры окружающей среды удельные деформации ползучести бетона уменьшаются, что объясняется ускорением процесса гидратации цемента и возрастанием жесткости кристаллического сростка цементного камня. Противоположный эффект наблюдается при загружении бетона в «зрелом» возрасте, когда гидратация цемента в основном завершена.
Деформации ползучести бетона существенно интенсифицируются при вибрационном нагружении. Виброползучесть бетона тем выше, чем больше амплитуда динамических напряжений и частота колебаний. Деформации виброползучести могут в 2-4 раза превышать обычные деформации ползучести. Как и последние, они затухают во времени.
Деформации ползучести бетона оказывают различное влияние на работу конструкций, их долговечность. Для неармирован-ного бетона при высоких уровнях нагрузки ползучесть ускоряет достижение предельной деформации и разрушение материала. В массивных бетонных элементах ползучесть уменьшает сжимающие напряжения при быстром подъеме температуры. При дальнейшем охлаждении в бетоне развиваются растягивающие усилия и по мере уменьшения ползучести с возрастом бетона в нем могут образовываться трещины. В то же время во всех конструкциях ползучесть бетона уменьшает внутренние напряжения, обусловленные неоднородностью усадки, что приводит к повышению трещиностойкости.
За счет ползучести бетона увеличиваются прогибы железобетонных балок под действием постоянных нагрузок, в железобетонных колоннах она приводит к постепенному перераспределению нагрузки с бетона на арматуру. В предварительно напряженных железобетонных элементах в результате ползучести бетона возможна потеря напряжения арматуры, что надо учитывать при выборе арматурной стали.
Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин
- Приведенные здесь данные посодействуют уменьшению расходов на бетон в Мытищах.
- Как правильно выполнить подачу бетонной смеси бетононасосом - даем ответы на вопросы наших заказчиков.
- Стандарты ячеистого бетона - ГОСТ 25485-89: технические условия к данному составу.
