Экспериментально-теоретические исследования внецентренно сжатых железобетонных элементов. Внецентеры сжатые ж/б элементы

Раздел 1. Экспериментально-теоретические исследования внецентренно сжатых железобетонных элементов
1.1. Гибкие железобетонные элементы

Железобетоном называется искусственный строительный материал, в котором под нагрузкой совместно работают бетон и арматура.
Бетон хорошо работает на сжатие и значительно хуже (в 10…20 раз) на растяжение. Поэтому растягивающие усилия передаются арматуре, устанавливаемой в растянутой зоне конструкции.
Совместная работа арматуры и бетона обеспечивается следующими факторами:
- хорошим сцеплением между ними;
- близкими по величине коэффициентами линейного расширения (поэтому при нагреве и охлаждении скольжения арматуры в бетоне не происходит);
- плотностью бетона, надежно защищающего арматуру от коррозии и высоких температур (при пожарах).
Преимущества железобетона:
- долговечность;
- огнестойкость;
- стойкость против атмосферных воздействий;
- хорошее сопротивление динамическим и вибрационным воздействиям;
- сравнительно небольшие эксплуатационные затраты;
- возможность использования для своего изготовления местных строительных материалов (песок, щебень и др.) и отходов различных отраслей промышленности.
Недостатки:
- относительно высокая масса;
- наличие собственных напряжений, вызванных усадкой и температурно-влажностными воздействиями окружающей среды;
- относительно большая тепло- и звукопроводность;
- подверженность бетона коррозии.
Железобетонные конструкции различаются:
- по способу возведения – на монолитные, сборные и сборно-монолитные;
- по способу изготовления – на обычные и предварительно напряженные.
Структура бетона включает в себя:
- цементный камень, состоящий из затвердевших упругих кристаллов и геля (вязкой студнеобразной массы, в которой цемент еще не вступил в реакцию с водой);
- крупный и мелкий заполнитель;
- поры и капилляры, пронизывающие цементный камень и содержащие химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.
Т.о., бетон – это капиллярно-пористый каменный материал, в котором присутствуют все три фазы – твердая, жидкая и газообразная, обладающий свойствами упруго-пластично-ползучего тела.
Для химического соединения достаточно, чтобы водоцементное отношение составляло W/C ≈ 0,2. Однако на практике принимают W/C = 0,3…0,4 – для жестких смесей и W/C = 0,5…0,6 – для подвижных смесей. Избыточная вода заполняет многочисленные поры и капилляры. С течением времени вода частью вступает в химическое соединение с цементом, а частью испаряется, в результате чего поры освобождаются, заполняясь водяными парами или воздухом. Наличие пор ведет к снижению прочности бетона, поэтому при производстве железобетонных конструкций стремятся использовать смеси с возможно меньшим значением W/C. С этой целью применяют различные химические добавки и суперпластификаторы.
Количественный состав структуры бетона меняется с течением времени. Поэтому известные теории прочности к бетону неприменимы, а прочностные и деформативные его характеристики устанавливают экспериментальным путем.
Бетоны классифицируются по следующим признакам:
По назначению:
- конструкционный;
- гидротехнический;
- жаростойкий;
- коррозионностойкий;
- теплоизоляционный;
- специальный.
По структуре:
- плотной структуры (поризованность не превышает 6%);
- крупнопористые (поризованность составляет более 6% из-за нехватки или отсутствия песка);
- поризованные (поризованность превышает 6% и образуется за счет введения специальных добавок (пенообразующих, газообразующих или воздухововлекающих));
- ячеистые – то же, что и поризованные, только без крупного заполнителя.
По средней плотности:
- особо тяжелые g = 2500 кг/м3;
- тяжелые g = 2200…2500 кг/м3;
- облегченные g =1800…2200 кг/м3;
- легкие g =500…1800 кг/м3.
По виду вяжущего:
- цементные;
- полимерцементные;
- на известковом вяжущем (силикатные бетоны);
- на гипсовом вяжущем;
- на специальном вяжущем (сульфатостойком, солестойком, пуццолановом, быстротвердеющем, расширяющемся, самонапрягающемся).
По виду заполнителя:
- на плотных естественных заполнителях (гравий, щебень);