|
|
Прочность бетона зависит от многих
факторов, основными из которых являются: возраст и условия твердения бетона;
форма и размеры испытываемых образцов; характер напряженного состояния
(сжатие, растяжение, срез), длительность действия нагрузки и т. д.
Возраст условия твердешш. Прочность бетона нарастает с
течением времени. Наиболее интенсивный ее рост происходит в течение первых 28
сут. В дальнейшем нарастание прочности замедляется, но продолжается годами
при наличии благоприятных условий (достаточная влажность и температура).
Повышение температуры и влажности среды значительно ускоряют процесс
твердения бетона ( 2.3). С этой целью железобетонные изделия на заводах подвергают
специальной тепловлажностной обработке при температуре 80..90 °С и влажности
90...100% или автоклавной обработке при давлении пара около 0,8 МПа и
температуре 170 °С. В последнем случае проектная прочность бетона может быть
получена уже через 12 ч. При температурах ниже + 5 °С твердение бетонов
существенно замедляется, а при температуре бетонной смеси —10 °С практически
прекращается.
Опыты показывают, что при осевом сжатии кубы (как и другие
сжатые образцы) разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном
направлении. Однако наличие сил трения, развивающихся по опорным граням,
препятствует развитию свободных деформаций вблизи их торцов ( 2.4, а). Если
устранить влияние сил трения (например, смазкой контактных поверхностей), то
трещины в образце будут проходить параллельно сжимающей силе ( 2.4, б), а
сопротивление куба значительно уменьшится. Согласно нормам, кубы испытывают
без смазки поверхностей. Вследствие влияния сил трения прочность кубов
зависит от их размеров. Чем меньше размеры куба, тем больше его прочность.
Так, если прочность кубов с ребром 15 см принять за Rm, то кубы из бетона того же состава, но с ребром 10 см покажут прочность 1,12Jt„, а с ребром 20 см — 0,93/С В ряде стран (США и др.) вместо кубов принят образец цилиндрической формы: высотой 12 дюймов (30,5 см) и диаметром 6 дюймов (15,2 см). Прочность цилиндрического образца таких размеров
составит 0,8...0,9 от прочности куба с размером ребра 15 см.
Поскольку реальные образцы по форме отличаются от кубов, кубиковая
прочность непосредственно в расчетах не используется, а служит только для
контроля качества.
Првзмеиная прочность — временное сопротивление осевому
сжатию бетонных призм. Опыты с бетонными призмами со стороной основания а и
высотой h показали, что с увеличениемстановится практически стабильной и
оказывается равной 0,7...0,87?. Это объясняется тем, что напряжения,
вызванные силами трения по торцам призмы, существенны только в области, размеры
которой соизмеримы с размерами наружной грани. Таким образом, в призмах с
высотой, превышающей двойной размер сечения, средняя часть свободна от
влияния сил трения
Прочность при растяжении бетона Иы зависит в основном от
прочности цементного камня и сцепления его с зернами заполнителя. При осевом
растяжении прочность бетона в 10...20 раз меньше прочности на сжатие. При
этом с увеличением кубнковой прочности относительная прочность бетона при
растяжении уменьшается. Значение прочности при растяжении можно определить по
формуле
Значительно чаще бетон в железобетонных конструкциях
работает на скалывание, например в балках под действием поперечных сил.
Временное сопротивление бетона на скалывание при изгибе, согласно опытным
данным, в 1,5...2 раза больше прочности на осевое сжатие.
Прочность при местном сжатии (смятии) Rh ^ Местное сжатие
(смятие) встречается при передаче давления только на часть площади (опирание
балок, колонн, в стыках элементов и т. д.). Как показывают опыты, в этом
случае загруженная часть площади обладает большей прочностью, чем Д,, ввиду
того что в работе участвует также бетон, окружающий площадку смятия и
создающий эффект обоймы. Прочность бетона при местном сжатии (смятии)
определяют по формуле
Прочность при многократно повторных нагрузках (подвижных
или пульсирующих) снижается вследствие накопления пластических деформаций и
образования микротрещин в бетоне. Это обстоятельство нужно учитывать при
расчете шпал, подкрановых балок, мостов. Наибольшее напряжение, которое
выдерживает бетон при 2 • 10б повторных нагружений, называется пределом
выносливости. Предел выносливости зависит от характеристики цикла p =
abmiD/ahmax (стЛт1П и аЬш1Х — попеременно возрастающие в бетоне минимальные и
максимальные напряжения в пределах цикла изменения нагрузки).
|