Лекция.Железобетон как строительный материал

Работа стали под нагрузкой.

Сталь – металл с кристаллической решеткой, состоящей из железа и углерода.

Углерод придает стали пластичность.

Лекция.Железобетон как строительный материал

Средняя относительная растяжимость бетона 0.015% или 0.15 мм на 1 м

Прочность на растяжение в 15-20 раз меньше чем на сжатие.

Относительная предельная сжимаемость 0.2% или 2 мм на 1 м

Нагрузка в период образования трещин составляет 15-25% от разрушающей

Арматуру класса выше А4 использовать недостаточно, так как ее предельная Деформативность при работе в предельном состоянии выше чем допустимая ширина раскрытия трещин из условий защиты арматуры от коррозии 0.4 мм. Железобетонные конструкции на пролетах более 12 м несут себя и нерациональны без преднапряжения.

Бетон – конгломерат состоящий из смеси вяжущего (цемента, жидкое стекло, полимерцемент), воды, крупного и мелкого заполнителя, сопротивляющийся нагрузкам как монолитное единое целое. Бетон является смесью 4 минералов цементного камня с пустотами, наполненными заполнителем, химические несвязанной водой, воздухом и коллоидным гелем, представляющим собой смесь цемента и воды в процессе химической реакции. Бетон живет на протяжении всего срока службы и постоянно меняет свои свойства и состав в зависимости от температуры и влажности.

Прочностные свойства – нормативная и расчетная прочности при сжатии, скалывании, местном смятии, растяжении, сцепление с арматурой, циклическая прочность.

Деформативные свойства бетона – сжимаемость, растяжимость, ползучесть, усадка, набухание, температурные деформации.

Физические свойства - Водонепроницаемость, морозостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость, огнестойкость, тепло и звукопроводность, кислотостойкость, старение. Бетоны классифицируют:

1. по структуре

- плотный бетон

- крупнопористый

- поризованный

- ячеистый

1. по средней плотности

- особо тяжелые со ср. плотностью более 2500 кг/м3

- тяжелые 2200 – 2500 кг м3

- облегченные – 1800-2200 кг м3

- легкие – 500 – 1800 кг м3

1. по виду вяжущего –

- цементные

- полимерцементные

- силикатные на извести

- на гипсовом вяжущем

- на смешанных и специальных вяжущих

1. По виду заполнителей

- на плотных естественных заполнителях (гравий, щебень, кварцевый песок)

- на пористых заполнителя (перлит, пемза, ракушечник)

- на искусственных (керамзит, шлак)

- на специальных заполнителях по требованиям био-защиты, жаростойкости, химической защиты

1. По зерновому сотаву

- Крупнозернистый с крупным и мелким заполнителем

- Мелкозернистый с мелким заполнителем

1. По условиям твердения

- бетон естественного твердения

- бетон с термовлажностной обработкой при атм. Давлении

- бетон с автоклавной обработкой при высоком давлении

Морозостойкость – способность сопортивляться попеременному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии. Марки F50 – F500

Вододнепроницаемость – давление в Мпа которое бетон выдерживает без сквозного просачивания воды. Огнестойкость – способность сохранять прочность при пожаре при 1000-1100 градусах С Выражается в минутах 90,120

Жаростойкость – способность сохранять прочность при длительном воздействии высоких температур (более 200 градусов). (применяют базальт, диабаз, хромит, шамот, доменные шлаки, жидкое стекло, глиноземистый цемент). Жаростойкий бетон применяют для доменных печей.

Коррозионная стойкость – способность не вступать в реакцию с огружающей средой.

Структура бетона – пространственная решетка из цементного камня, заполненного зернами крупного и мелкого заполнителей и пронизанная многочисленными микропорами и вапеллярами, содежащими химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Бетон – пористый материал, в котором есть 3 фазы – твердая, жидкая и газообразная.

Цементый камень скелета состоит из минерального кристаллического скелета и наполняющей массы геля, где цемент химически связан с молекулами воды. Сочетание упругой и вязкой составляющих наделяет бетон свойствами упруго-пластично-ползучего тела. Для гидратации зерен клинкера достаточно ВЦ = 0.2. Для удобоукладываемости смеси ВЦ увеличивают до 0.5-0.6.Общий объем пор составляет 25-40% от объема поэтому на заводах применяют жесткие бетонные смеси с ВЦ=0.3-0.4 Бетоны из жестких смесей недеформативны. Во времени гелевая составляющая падает а кристаллический скелет растет. Меньше помол цемента, быстрее рост кристаллической части. Испытание на сжатие – призм и кубиков. В призме при 0.2-0.3 Sbu возникают микротрещины. При 0.8-0.85 прогрессирующее разрушение. Прочность из-за хаотичности заполнителя получаю на основании статистической обработки большого количества экспериментов.

Скорость нагружения влияет на прочность. При замедленном она на 10-15% ниже, при мгновенном 0.2 с и менее – на 20% выше.

Масштабный эффект. Для образца 10х10 прочность выше на 10% а для 30х30х30 – на 11-13% ниже. Призменная прочность равно 0.75 кубиковой.

Прочность на смятие выше на 10-50% т.к. площадь образца больше нагруженного участка и он оказывает эффект обоймы.

Прочность на осевое растяжение составляет 10% для В10 и 5% для В50. Прочность на растяжение зависит от сцепления заполнителей со скелетом, влажности, адгезии и т.д.Прочность при срезе и скалывании. Чистый срез при котором главные нормальные напряжения S1=S3=Tmax. Под чистым скалыванием понимают сдвиг элементов по сечению между собой. В ременное сопротивлении скалыванию равно 2Sbtu т.е. удвоенному временному сопротивлению на растяжение.

Предел длительного сопротивления – это максимальное напряжение, которое может выдержать бетон неограниченно длительное время без разрушения. Длительное сопротивление может быть 90% от Rb и менее. Поэтому водят коэффициент условий работы Gb2, учитывающий длительность загружения и возрастание прочности бетона во времени. Эти эффекты компенсируют друг друга.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: