Структура бетона и его влияние на прочность и деформативность

Структура бетона и его влияние на прочность и деформативность.
Структура бетона грубо неоднородна и зависит от многих факторов. Она формируется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами крупных и мелких заполнителей и пронизанной многочисленными микропорами и капиллярами, содержащими химически не связанную воду, водяные пары и воздух.
С физической точки зрения бетон представляет собой капиллярно-пористое тело, в котором резко нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы: твердая, жидкая и газообразная. При этом цементный камень, скрепляющий бетон, также неоднороден и состоит из упругого кристаллического состава и вязкой массы – геля, таким образом, это наделяет бетон упругопластично-ползучими свойствами.Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажнгостным режимом окружающей среды. Во времени кристаллический состав увеличивается, а гелевая часть уменьшается.
водоцементное отношение В/Ц ≈ 0,2. Однако по технологическим соображениям – для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси – количество воды берут с некоторым избытком (В/Ц = 0,5 ÷ 0,6) Если В/Ц > 0,6 , то прочность бетона Рекомендуемое уменьшается.
Состав бетона, различный по крупности: от микрочастиц до макрочастиц цемента, обуславливает неравномерные деформации.
Рассмотрим диаграмму начала и конца трещинообразования бетона (рис. 2.1)



Рис. 2.1. Диаграмма начала и конца трещинообразования
начало микротрещинообразования;
конец микротрещинообразования.
Фактически конец микротрещинообразования является пределом длительной прочности бетона, т.е.
Если любым способом обеспечивать постоянство деформаций (т.е.
то на диаграмме будет ниспадающая ветвь.
Вокруг пор и пустот при одноосном сжатии образуются по продольным площадкам растягивающие структурные напряжения, уравновешенные сжимающими напряжениями. Вследствие частого и хаотического расположения пустот происходит взаимное наложение растягивающих напряжений, а это приводит к появлению и развитию микротрещин задолго до его разрушения (рис. 2.2).
а) б)

Рис. 2.2. Схема образования трещин
а) – концентрация напряжений у микро- и макропор;
б) – разрыв бетона в поперечном направлении
Отсутствие закономерности в расположении заполнителей в затвердевшем бетоне, размере пор приводит к разбросу показателей прочности, что приводит к большому числу лабораторных и натурных экспериментов.
На прочность бетона большое влияние оказывает скорость нагружения образцов
При замедленном нагружении образцов прочность бетона на 10 ÷15% меньше, чем при кратковременном. При быстром нагружении прочность бетона возрастает до 20%).



Рис. 2.3. Диаграмма скоростей нагружения
Бетон имеет разную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. Различают несколько характеристик прочности бетона: кубиковую и призменную прочность; прочность при срезе и скалывании; прочность при длительном, кратковременном и динамическом воздействии нагрузок, при многократных повторных нагрузках.