Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Испытания бетонов и растворов. Проектирование их составов

Деформативные свойства бетона

Деформативные свойства характеризуют способность материала изменять свою форму и размеры под воздействием внешних нагрузок, или температуры и влажности окружающей среды, различных физико-химических процессов. К первому виду деформаций относятся силовые деформации, возникающие при кратковременной или длительной нагрузке (упругость, ползучесть), второму виду - температурно-усадочные (собственные) деформации.

Упругость

Упругие свойства бетона характеризуются модулем упругости - отношением нормального напряжения (о) к соответствующей относительной деформации (е).

Для бетона характерны упруго-пластические свойства, поэтому модуль упругости определяют при уровне нагрузки, который соответствует участку диаграммы о-е, приближающемуся к линейному (рис. 2.31). Согласно ГОСТ 24452-80 модуль упругости бетона находят при нагрузке, составляющей 30% от разрушающей.

Для определения модуля упругости бетона применяют серию образцов-призм квадратного сечения или цилиндров с отношением высоты и ширины (диаметра) равным 4. За базовый принимают образец призму размерами 150 х 150 х 600 мм. Возможно также применение образцов шириной (диаметром) 70, 100,150, 200 и 300 мм с учетом наибольшей крупности заполнителя.

Серия включает три образца, выдерживаемые до испытания в нормальных температурно-влажностных условиях. Для измерения деформаций на боковых поверхностях образцов устанавливают тензометры или тензорезисторы, позволяющие определять относительные деформации с точностью не ниже Г 10'5 (рис. 2.32).

Различают механические и электрические тензометры. Из механических тензометров наиболее известны тензометры рычажного типа. Действие электрических тензометров базируется на применении датчиков, в которых деформации вызывают изменение электрических характеристик-сопротивления, индуктивности и др.. Наиболее универсальным тензодатчиком является тензодатчик сопротивления или тензорезистор (рис. 2.32). Он представляет собой несколько петель тонкой (константановой, нихромовой или др.) проволоки, к которой приклеиваются полоски основы - бумаги, пленки или фольги.

Зависимость "напряжение-деформация" при сжатии бетона

Рис. 2.31. Зависимость "напряжение-деформация" при сжатии бетона:

?у— упругая деформация; епл - пластическая деформация;

еп- полная деформация; R-предел прочности

База измерений должна в 2,5 раза и более превышать наибольший размер зерен заполнителя и быть не менее 50 мм при применении тензорезисторов и 100 мм - других приборов. При замере продольных деформаций база должна быть не более 2/3 высоты образца и располагаться на одинаковом расстоянии от его торцов. Для установки индикаторов деформаций применяют специальные устройства в виде стальных рамок, которые крепятся на образце с помощью упорных винтов или опорных вставок, приклеиваемых к поверхности образца (рис. 2.33).

До испытаний образец с устройствами для замера деформаций устанавливают центрально по разметке плиты пресса.

Нагрузку образца осуществляют ступенями до уровня (40±5)% от разрушающего усилия. Начальной нагрузкой ("условным нулем") считают нагрузку, которая не превышает 2% ожидаемого разрушающего усилия. Каждая ступень составляет 10% ожидаемой разрушающей нагрузки, скорость нагружения - (0,6±0,2) МПа / с, продолжительность выдержки - 4 ... 5 мин.

Модуль упругости Ев рассчитывают для каждого образца по формуле:

где Do - суммарное приращение нагрузки от условного нуля до нагрузки, равной 30% от разрушающей; Ее - суммарное приращение относительной упругой продольной деформации образца.

Модуль упругости бетона тесно скоррелирован с его прочностью.

При проектировании конструкций для прогнозирования модуля упругости бетона при загружении его в возрасте т наибольшее применение имеют зависимости типа:

где Rr - кубиковая прочность бетона на сжатие при определенной продолжительности твердения (т); Ет и S - эмпирические константы. В строительных нормах рекомендуются значения Ет = 52000; S= 23.

Наряду с модулем упругости параметром, характеризующим упругие свойства материалов, является коэффициент Пуассона - (коэффициент поперечной деформации,), вычисляемый по формуле:

где Esi„p и Ег2пР - суммарное приращение соответственно относительной продольной и поперечной деформации образца.

Европейским комитетом по бетону и нормами некоторых стран рекомендуется зависимость:

где С=1900; у= 0,5.

Различными авторами предложены различные модификации формул (2.75 и 2.77) и значения коэффициентов.

Расхождения между значениями Е$ , вычисленными по формулам (2.75) и (2.77), растут (до 35%) по мере повышения прочности бетона.

При значительных колебаниях содержания цементного камня с модулем упругости Ецж для бетонов с различным модулем упругости заполнителей Е3 справедлива более общая формула:

где Ец к - предельное значение модуля упругости цементного камня ц ,^5 104МПа); Р ц к -содержание цементного камня в бетоне по

YI

массе, и S - коэффициенты: S « 80; =- , где п

1 + Р,..

= Е/Ец К.; рц к - плотность цементного камня.

При использовании высококачественных крупных заполнителей из изверженных пород типа гранита в сочетании с кварцевым песком Е3 = 5,5.104 МПа. Е.Н.Щербаковым показано, что для широкой области составов бетона выражение (2.78) превращается в формулу:

Несмотря на высокий уровень корреляции, имеется ряд особенностей влияния факторов структуры и состава бетона на его модуль упругости по сравнению с прочностью. Экспериментально установлено, например, что снижение сцепления цементного камня с заполнителями не приводит к существенному снижению модуля упругости бетона в отличие от прочности.

При колебаниях модуля упругости заполнителей и различном содержании цементного камня при постоянной прочности бетона его модуль упругости, как следует из уравнения (2.79), может находиться в определенной области и изменяться в 1,5 раза и более. Нормирование величины модуля упругости бетона только в зависимости от прочности является ориентировочным и может давать существенную погрешность.

Упругие свойства бетона могут характеризоваться как статическим б) так и динамическим модулем упругости (Ед), учитывающим напряжения, возникающие при колебаниях образца.

Динамический модуль упругости наиболее часто определяют резонансным методом на основе измерений частоты собственных колебаний бетонного образца призматической или цилиндрической формы. Опытная установка состоит из генератора звуковых частот, возбудителя и приемника механических колебаний. Ед, можно определить, зная частоту собственных продольных колебаний fn образца длиной / и плотностью р

Динамический модуль упругости может быть определен также по скорости распространения ультразвукового импульса (Vy3K):

где р - плотность бетона; р - коэффициент Пуассона.

С достаточной для практических целей точностью можно принять:

где К=0,805...0,837

Величина Е() связана с прочностью бетона при сжатии (R^) зависимостью:

Взаимосвязь между статическим и динамическим модулями упругости, а также зависимость между Ед и прочностью бетона приведены на рис. 2.34 и 2.35.

Отношение статического модуля упругости к динамическому для бетонов различной прочности

Рис. 2.34. Отношение статического модуля упругости к динамическому для бетонов различной прочности

Зависимость между динамическим модулем упругости и прочностью бетона при сжатии

Рис. 2.35. Зависимость между динамическим модулем упругости и прочностью бетона при сжатии

Коэффициент Пуассона бетона колеблется в определенном диапазоне и в расчетах обычно принимается в пределах 0,15...0,20.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы