Особенности строения и деформирования бетона

Строение бетона обуславливает особенности его деформирования. Бетон представляет собой неоднородное тело, состоящее из заполнителей и цементного камня. Цементный камень, в свою очередь, состоит из кристаллического сростка и аморфной массы – геля. Характерной особенностью строения бетона является большое количество пор различных размеров, образующихся в результате несовершенства укладки бетонной смеси. С момента затвердевания бетона начинаются процессы гидролиза, гидратации, коагуляции, обуславливающие твердение цементного камня. Изменение свойств бетона во времени вследствие затвердения цементного камня называют старением бетона. Интенсивность старения бетона определяется целым рядом факторов, и в первую очередь, составом цемента, водоцементным отношением, влажностью и температурой среды.

В связи с явлением старения введено понятие “возраст бетона”. Под возрастом понимается промежуток времени между моментом изготовления, точнее моментом, начиная с которого бетон может считаться твердым телом, и рассматриваемым моментом времени.

В феноменологической теории ползучести бетон рассматривается как однородное и изотропное тело. Полная деформация ползучести бетона при сжатии состоит из четырех компонентов:

2014-10-12 16-21-09 Скриншот экрана (1)

где εУ упругие деформации;

εП – деформации ползучести;

ε1пластическая деформация второго рода;

ε2 псевдопластическая деформация.

В теории ползучести бетона для описания длительного деформирования сумму деформаций ползучести, пластических деформаций второго рода, а также псевдопластических деформаций называют деформацией ползучести и обозначают εп.

Бетону свойственны такие явления, как усадка и разбухание. На поведение бетона в процессе эксплуатации основное влияние оказывают составляющие усадки, связанные с уменьшением объема затвердевшего цементного камня, а также с удалением капиллярной структурно-связанной и адсорбированной воды. Сумма этих составляющих и называется усадкой εус.

В силу старения деформации бетона являются функциями времени 2014-10-12 16-25-24 Скриншот экрана (в момент приложения напряжений) и t (в момент наблюдения):

2014-10-12 16-26-34 Скриншот экрана

где 2014-10-12 16-27-18 Скриншот экрана – возраст бетона по окончании влажного хранения.

В условиях эксперимента возникают задачи разделения слагаемых, входящих в сумму (1), а также определения соответствующих физико-механических характеристик. Основные физические закономерности теории ползучести бетона (как металлов, полимеров и других материалов) базируются в первую очередь на кривых ползучести образцов, получаемых при постоянных во времени напряжениях, влажности и температуре.