1.13. Деформації в бетоні при одноразовому завантаженні короткочасним навантаженням
При навантаженні призми одноразовим короткочасним навантаженням (рис. 1.6) повні деформації складаються з пружних і пластичних: b=l+pl. Невелика частка пластичних деформацій на протязі деякого проміжку часу після розвантаження відновлюється (біля 10%). Ця частка називається деформаціями пружної післядії lp.
Рис. 1.6. Залежність між напруженнями та деформаціями в бетоні: 1 — область пружних деформацій; 2 — область пластичних деформацій
Якщо зразок навантажувати етапами і заміряти деформації на кожному етапі двічі (відразу після навантаження і через деякий час), на діаграмі b-b отримаємо ступінчасту лінію (рис. 1.7, а). Деформації, заміряні відразу після завантаження, пружні і зв’язані з напруженнями лінійним законом, а деформації, що розвиваються під час витримки зразка під навантаженням, пластичні. Величина цих пластичних деформацій збільшується із збільшенням рівня напружень. На діаграмі вони мають вигляд горизонтальних ділянок. При достатньо великому числі етапів залежність b-b має вигляд плавної кривої. Так само, при поетапному розвантаженні зразка, отримаємо плавну криву, але вигнуту в протилежний бік (рис. 1.6).
Таким чином, пружні деформації виникають в момент навантаження зразка, а пластичні деформації збільшуються з часом і залежать від швидкості навантаження. Із збільшенням швидкості при напруженнях у бетоні в=const непружні деформації зменшуються (рис. 1.7,б).
Рис. 1.7. Діаграма b-b при стисканні бетону залежно від: а — числа етапів завантаження; б — швидкості завантаження
При розтяганні бетонного зразка також виникають пружні та пластичні деформації і повні деформації будуть bt=lt+plt.
1.14. Деформації в бетоні при тривалій дії навантаження. Повзучість бетону
При тривалій дії навантаження непружні деформації в бетоні з часом зростають. Найінтенсивніший ріст непружних деформацій спостерігається на протязі перших 3-4 місяців і може продовжуватися навіть декілька років.
На діаграмі b-b (рис. 1.8) крива 0-1 характеризує деформації, що виникають при завантаженні зразка. Кривина її залежить від швидкості завантаження зразка. Пряма 1-2 характеризує ріст непружних деформацій при сталому напруженні b.
Властивість бетону накопичувати непружні деформації при тривалій дії навантаження називається повзучістю бетону. Деформації повзучості можуть у 3...4 рази перевищувати пружні.
Якщо при тривалій дії сталого навантаження деформації повзучості проявляються вільно, напруження в бетоні залишаються незмінними. При наявності в бетоні внутрішніх зв’язків (наприклад арматури), які не дозволяють вільно проявлятися деформаціям повзучості, напруження в бетоні уже не будуть залишатися сталими, а з часом будуть зменшуватися. Таке явище називають релаксацією напружень в бетоні.
Рис.
1.8. Діаграма b–b
при довготривалому завантаженні зразка Рис.
1.9. Деформації повзучості бетону залежно
від швидкості початкового завантаження
Експерименти з бетонними призмами показали, що, незалежно від швидкості навантаження зразка до рівня напружень в бетоні b1, кінцеві деформації повзучості будуть однаковими (рис. 1.9). З ростом рівня напружень b1 повзучість бетону також зростає. Завантажений в ранньому віці бетон має більшу повзучість ніж старий. Повзучість бетону в сухому середовищі значно більша ніж у вологому. На повзучість бетону впливають також технологічні фактори. Повзучість зростає зі збільшенням водоцементного відношення В/Ц та кількості цементу на одиницю об’єму бетонної суміші. Із збільшенням міцності зерен заповнювачів, а також із підвищенням міцності бетону повзучість зменшується.
Природа повзучості пояснюється структурою бетону, тривалими процесами кристалізації та зменшенням кількості гелю при тужавленні цементного каменю. Під дією зовнішнього навантаження напруження, що виникають в бетоні, перерозподіляються із в’язкої гелевої структури на кристалічні зростки та зерна заповнювачів. З часом процес перерозподілу напружень стихає і деформування припиняється.