STRAIN
Dependența dintre tensiunile σ și deformările ε pentru beton este diferită pentru diferite viteze, durată sau repetabilitate a proceselor de încărcare și descărcare. Cu o încărcare foarte rapidă ("instant"), betonul se comportă ca un corp perfect elastic. Cu toate acestea, în condiții de testare de rutină (de la câteva minute la o oră), și mai ales atunci când betonul este încărcat continuu în elemente structurale, acesta trebuie considerat ca un material elastoplastic. Deformările plastice, ireversibile, apar datorită schimbării structurii de gel a pietrei de ciment și a contactelor dintre agregat și piatră de ciment. La tensiuni care depășesc Rm. deformările quasiplastice cauzate de procesul de micro-distrugere a betonului.
Deformarea relativă totală a betonului fără contracție poate fi exprimată prin formula
unde еупр - deformarea relativă elastică, corespunzătoare unei creșteri foarte rapide a sarcinii; επ - deformarea fluajului, care apare la încărcarea prelungită (inclusiv pentru mulți ani); Deformarea fluajului constă dintr-o parte reversibilă (aftereffect elastică) și ireversibilă.
Dependența ε și σ nu este unică și poate fi reprezentată de câmpul σ-ε. Un exemplu al acestei dependențe la comprimarea betonului greu (cu o rată de încărcare constantă) este prezentat în Fig. 1.
Figura 1. Dependența tulpinilor la solicitări
Câmpul σ-ε este limitat de curbe: 1 - deformații elastice; 2 - deformarea finală în timpul încărcării prelungite; 3 - limitele de rezistență ale betonului în timpul încărcării pe termen lung (rezistență pe termen lung).
Deformațiile compresiei betonului în timpul încărcării pe termen scurt. Documentele normative existente stabilesc o relație între σ și ε, care corespunde unei sarcini pe termen scurt, a cărei durată nu este reglementată, dar de obicei nu depășește 30 de minute.
Diagrama σ-ε la o rată de creștere constantă a tensiunii este prezentată în Fig. 2. Curba de întindere are o secțiune descendentă corespunzătoare căderii de sarcină.
Figura 2. Dependența tensiunilor la deformări în timpul încărcării pe termen scurt și determinarea modulelor E0. Ec și Ek
Datorită diversității proprietăților betonului, influențează dimensiunile probelor, influența deformării umidității betonului în funcție de viteza de încărcare și măsurătorile de deformare limită condiționarea anterioară distrugerea datelor experimentale din cercetători diferiți sunt diferite, în special în determinarea valorii maxime de deformare.
Pentru a stabili relația dintre tensiuni și deformații, se introduc valorile (Figura 2): E0 este modulul de elasticitate (modulul inițial de deformare); Ec este modulul mediu (secant) de deformare; Ek este modulul tangent.
Aproximativ Ek și e pot fi determinate din formula lui LI Onishchik:
Valorile modulului inițial de elasticitate la comprimarea betonului E0 = Eb sunt egale cu raportul dintre tensiunea normală σ și tensiunea relativă ε la o valoare σ≤0,2Rpr.
Valorile Eb pentru betonul greu și betonul celular din autoclavă sunt prezentate în Tabelul. 1 și 2. Pentru betonul pe agregate poroase, modulul inițial de elasticitate sub compresie este determinat de formula
unde modulul de elasticitate Eb și rezistența betonului în kgf / cm2 și greutatea volumului γ în t / m 3.
Tabelul 1. Modulele inițiale de elasticitate a betonului greu în timpul comprimării, Eb în kgf / cm2
După Eb prin formulele date în snip ll-V.1-72, rigiditatea este exprimată în beton și elemente din beton armat, luate în calculul deformare și vibrațiilor structurale. Modulul mediu de deformare a betonului la valori ale tensiunilor apropiate de rezistențele de proiectare poate fi luat egal cu: Ec = 0,85Eb.
Fracțiunea din partea elastică a deformării totale scade odată cu creșterea tensiunilor. La stresul σ≤0,5Rr, deformarea elastică este de obicei mai mare de 0,8 din deformarea totală.
Limita deformărilor εpr la compresia pe termen scurt a betonului, Rpr corespunzătoare. de obicei se compară între 0,8 și 2,2 mm / m pentru diferite tipuri de beton. Cu o compresie completă a betonului, este posibil să se obțină deformări finale foarte mari, de ordinul a 10 mm / m și mai mult.
Coeficienții extinderii transversale a betonului greu la tensiuni σ≤0,5 ÷ 0,6Rpr sunt de obicei în domeniul μ = 0,1 ÷ 0,2. La tensiuni mai mari de 0,6 Rpr, coeficientul μ crește rapid și la tensiuni de 0,9-0,95 Rpr μ = 0,5. În volumul de compresie uniaxial betonului la tensiuni înalte începe să crească treptat, în comparație cu tensiunile inferioare corespunzătoare, iar timpul de fractură este mai mare decât volumul inițial datorită dezvoltării microfisurilor în masa betonului.
Deformări ale comprimării betonului în timpul sarcinilor discontinue și repetate pe termen scurt. În Fig. 3 prezintă o diagramă a compresiei betonului cu o sarcină continuă (pas) și același timp de menținere pentru fiecare etapă de încărcare. După fiecare etapă a sarcinii, o zonă orizontală este marcată pe diagramă, a cărei lungime depinde de durata și amploarea încărcăturii. Odată cu trecerea timpului, dezvoltarea deformărilor se oprește mai repede, cu cât mai scăzută este stresul σ. La tensiuni foarte mari, aproape de Rd. deformarea se dezvoltă continuu, mai întâi la o constantă și apoi la o sarcină descrescătoare.
Figura 3. Relația dintre tulpini și tensiuni cu sarcină discontinuă și același timp de menținere pentru fiecare etapă de încărcare
În cazul încărcării și încărcării repetate, deformările reziduale cresc treptat, iar curba de descărcare și curba de încărcare sunt rectificate dacă solicitările nu depășesc limita de anduranță a betonului. După mai multe cicluri de încărcare și descărcare, betonul începe să funcționeze ca un corp perfect elastic (fig.4, a). Dacă tensiunile depășesc limita de rezistență, curbele de sarcină după ce un număr de cicluri de încărcare rămân curbate și, cu continuarea acestor teste, betonul este distrus.
Figura 4. Diagrama de deformări ale betonului cu încărcare repetată: а - la o tensiune mai mică decât limita de anduranță; b - în timpul primului ciclu de încărcare
În Fig. 4, b (primul ciclu de încărcare și descărcare) arată că în timpul procesului de descărcare, până la tensiuni la zero, partea elastică a deformărilor εupr. Odată cu trecerea timpului după descărcare, o mică parte a deformării εupr (deformarea aftereffectului elastic) dispare treptat. Restul defectului de deformare este ireversibil (rezidual).
Fenomenele fizice care apar în beton sub sarcini repetate sunt aproape de cele care apar atunci când sarcina este aplicată pentru o perioadă foarte lungă de timp. Prin urmare, dacă solicitările la sarcini repetate nu depășesc Rm. se poate preconiza că, odată cu creșterea numărului de cicluri complete de încărcare limită de deformare ajunge la tulpinile totale din beton avand in vedere fluaj betonului (vezi. de mai jos).
Deformările în tensiune și forfecarea betonului au fost puțin studiate. Atunci când sarcina este aplicată mult timp, sunt detectate deformări de tracțiune din plastic, în special la tensiuni mari în beton.
Deformarea finală a betonului sub tensiune este de aproximativ 10 ori mai mică decât în cazul comprimării și este de 0,07 până la 0,2 mm / m. Rezistența betonului depinde într-o mare măsură de tipul de agregat. Pentru betoanele ușoare pe piatră zdrobită din tufă, GD Ciskreli a obținut valoarea tulpinii finale la o tensiune cuprinsă între 0,16 și 0,3 mm / m.
Deformarea fluajului la compresia betonului se observă chiar și la solicitări relativ scăzute: dacă tensiunile nu sunt excesive, aceste deformări se estompează cu timpul. deformări datorate Atenuarea, pe de o parte, redistribuirea treptată a tensiunilor în beton componentei de gel de mare ductilitate la un mod semnificativ mai dure matisare agregate și ciment și pe de altă parte - ca o cantitate de gel de scădere întărire beton în urmă.
Deformațiile fluajului, inclusiv limita (corespunzătoare t → ∞), depind de mulți factori. Vârsta betonului la momentul încărcării afectează foarte puternic în prima perioadă de timp după încărcare și într-o măsură mai mică în viitor. Odată cu trecerea timpului, se stabilește aceeași rată de deformare a betonului încărcat la vârste diferite. La tensiuni relativ mici, care nu depășesc 0,5 Rr. fluajul deformație în timpul unei anumite perioade de timp a acțiunii încărcăturii și, de asemenea, cele limitative sunt aproximativ proporționale cu valoarea tensiunii DC actuale. La tensiuni mai mari de 0,5 Rr, relația dintre tulpina finală de fluaj și stres nu este liniară: tulpina de limitare crește mai repede decât stresul. De exemplu, pentru σ = 0,6 Rr, deformarea limită poate fi de două ori mai mare decât atunci când σ = 0,5 Rr.
Dimensiunile secțiunii transversale a probelor testate influențează în mod semnificativ. Prin experimentele se strecoare tulpina după 500 de zile pentru probele de 15 cm în diametru a fost de 60% mai mare decât în cazul probelor cu un diametru de 25 cm. Afectează tulpina fluaj ca tip de ciment folosit, compoziția betonului, tipul de agregate, beton, umiditatea și mediul în care se află.
Creep la tensiuni care nu depășesc 0,5 Rr. caracterizată prin așa-numita masura de fluaj (în cm2 / kg) deformare egală fluaj relativă la o tensiune de 1 kg / cm 2. Măsura fluajul este o funcție și crește cu durata de aplicare a sarcinii.
Uneori, creepul este determinat nu de măsura fluajului, ci de așa-numitul φt caracteristic. egală cu raportul dintre tulpina de fluaj εn și deformarea elastică Ein:
Relația dintre măsură și caracteristica fluajului este dată de
Tensiunea de fluaj poate fi determinată din formula
unde t este timpul măsurat din momentul fabricării betonului în ani; τ - vârsta de beton în momentul încărcării în ani; σ este tensiunea în kG / cm2 (σ≤0,5 Rpr). Formula oferă rezultate bune pentru betonul greu cu coeficienți m = 1,5 și n = 2.
Figura 5. Nomograma lui I. I. Ulitsky pentru determinarea caracteristicilor limită de fluaj
Datele experimentale, lungimea de încărcare corespunzătoare a probelor de beton 7-10 ani a fost stabilit masura limita de fluaj în funcție de tipul de ciment - 0.007 - 0.018 mm / m. Limitarea fluaj a fost masura pentru probele de beton grele pe bază de ciment Portland au fost adăugate la vârsta de 28 de zile, 0,017-0,018 mm / m, și încărcate în 90 de zile de vârstă, 0,015-0,016 mm / m.
Creep deformarea se dezvoltă în principal în primii doi ani după încărcarea betonului; într-un an ajunge la 65-75%, iar după 2 ani - 80-90% din amploarea deformării finale. În Fig. 6 prezintă tulpinile de fluaj din beton.
Figura 6. Tulpini de fluaj. Probele-cilindri d = 10 cm, h = 35 cm Compoziție de beton 1: 5 în greutate. V / D = 0,69
Contracția de beton se produce datorită modificărilor volumului structurii gelului cauzate de evaporarea treptată a excesului de apă și de absorbția boabelor de ciment în timpul hidratării. În timpul deshidratării, gelul este compactat, iar apa rămasă în structura gelului strânge particulele de gel. Contracția de beton este, de asemenea, cauzată de procesele chimice care apar atunci când este întărită.
În primele zile de întărire a betonului cu un proces rapid de formare a cristalului și datorită influenței exotermiei, este posibilă o creștere a volumului de beton. Ulterior, apar procedeele descrise mai sus, care cauzează contracția betonului. Rata de contracție scade cu timpul, însă încetarea acestuia este observată uneori numai după câțiva ani.
Studiile au arătat că, la o umiditate suficientă a betonului, uscarea acestuia, asociată cu îndepărtarea apei libere din porii mari, nu determină contracția. Când se atinge o anumită umiditate "critică" a betonului, umezeala este îndepărtată din structura gelului și are loc contracția.
Valoarea umidității "critice" în experimentele pentru betonul greu a fost de 1-2%. Conform altor date, contracția începe cu un conținut de umiditate mai mare de beton. Experimentele efectuate pe probe mici de beton întărit arată că contracția este de obicei de la 0,2 până la 0,4 mm / m, atingând în unele cazuri 0,7 mm / m (pentru beton, care a avut câteva zile la începutul măsurătorilor) La umidificare există o creștere a volumului de beton (umflare). De asemenea, începe după atingerea unei anumite umidități "critice". Deformarea prin deformare (atribuită conținutului de umiditate 1% din beton) este mult mai mică de deformare a contracției.
Coeficientul de dilatare termică liniară nu este o cantitate stabilă și depinde de tipul și compoziția betonului, tipul de agregat,
Valoarea αt. atunci când temperatura structurii variază între -50 ° C și + 50 ° C, se ia în limitele de 0,7 × 10 -5 în funcție de tipul și compoziția betonului dacă umiditatea betonului este apropiată de condițiile de depozitare naturală a aerului uscat. La o umiditate mai mare, se ia de la 10,5 la 1,5 · 10 -5 - la temperaturi negative și crește cu 0,1 · 10 -5 - la temperaturi pozitive.
Trimiteți-le prietenilor: