Факторы, влияющие на прочностные и деформативные свойства бетона

 

Существенным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является количество воды, применяемая для приготовления бетонной смеси,

 

которое оценивается водоцементным отношением W/С. Для химического соединения с цементом необходимо, чтобы вот это отношение было 0,2. По

 

технологическим соображениям для достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси – количество воды берут с некоторым избытком. Подвижность бетонной смеси, заполняющие форму под влиянием текучести, имеют W/С=0,5…0,6, а жесткие смеси, заполняющие форму, под влиянием механической виброобработки имеют W/С=0,3…0,4. Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет поры и капилляры в цементном камне и полостях между заполнителем и стальной арматурой и, постепенно испаряясь, освобождает их. С уменьшением W/С пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается, поэтому на заводах ЖБИ применяют бетонной смеси с меньшим значением W/С. Бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, у которого нарушается сплошность массы. Длительные процессы, происходящие в таком материале – наделяют бетон своеобразными упругопластичными свойствами.

 

Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в воздухе (усадка бетона) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набухании). Усадка бетона зависит от ряда причин:

 

1) количества и вида цемента – чем больше цемента на единицу объема бетона, тем больше усадка;

 

2) количество воды – чем больше W/С, тем больше усадка

 

3) крупности заполнителя – при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше.

 

Влияние заполнителей на уменьшение усадки бетона тем сильнее, чем выше их модуль упругости. Различные гидравлические добавки и ускорители твердения, как правило, увеличивают усадку. Усадка бетона происходит интенсивно в начальный период твердения в течение года и постепенно затухает. Скорость усадки зависит от влажности окружающей среды, чем меньше влажность, тем больше усадка. Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной его усадке, что в сою очередь ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Начальные напряжения, возникающие под влиянием усадки бетона, не учитывают непосредственно в расчете прочности железобетонных конструкций; их учитывают

 

расчетными коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности, также конструктивными мерами – армированием элементов. Также технологическими мерами – подбором состава, увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением поверхности бетона, а также конструктивными мерами – устройством усадочных швов в конструкциях. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжение концентрируются на более жестких частицах. В местах, ослабленных порами и пустотами, происходит концентрация напряжения. Отсутствие закономерности в расположении частиц, составляющих бетон, в расположении крупности пор приводит к тому, что при испытании образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси получают неодинаковые показатели прочности. Прочность бетона зависит от ряда факторов:

 

1) технологические факторы 2) возраст и условия твердения 3) форма и размеры образца 4) вид напряженного состояния и длительные процессы.

 

4.7 Проверить несущую способность железобетонной балки, сечением 200×300 мм из бетона класса В20. Армирование одиночное, двумя стержнями диаметром 20 мм, класса А400. Бетон тяжелый. Ожидаемый момент на балке после реконструкции 28 кНм

 

Решение:

1. Определяем расчетные характеристики материалов:

 

Расстояние от центра тяжести арматуры до нижней грани балки, а=30 мм. Для бетона класса В20 расчетное сопротивление на сжатие R_в = 11,5 МПа. Для арматуры класса А400 расчетное сопротивление растяжению R_s=350 МПа. Площадь сечения арматуры 2Ø20 А400 А_s=628 мм².

 

2. Рабочая высота сечения:

 

h₀=h – a= 300-30=270 мм.

 

3. Высота сжатой зоны бетона:

 

x =	RsAs	=		× 628	= 95,6 мм,
			× 200
	R вb	11,5

 

3. Несущая способность балки:

 

Mu = R _в bх(h ₀ - 0,5x) = 11,5 × 200 ×95,6(270 - 0,5 ×95,6) = = 48857336 Н × мм = 48,86 кНм.

 

 

Вывод:

Mи = 48,6 кНм > M = 28 кНм. Несущая способность обеспечена.