Технический парадокс в определении прочности бетона заключается в том, что из каменных материалов (естественных крупных и мелких заполнителей и искусственных — цементного клинкера) в большинстве случаев весьма высокой прочности (1—2 тыс. кг/см2) получаются обычно бетоны с прочностью 100—400 кг/см2, т. е. в несколько раз менее прочные. Главной причиной низкой прочности бетона является плохое замоноличивание входящих в структуру бетона твердых элементов (кусков щебня, зерен песка и структур цементного камня), о чем было кратко сказано в главе I, п. 2.
В природе встречаются примеры гораздо более прочного замоноличивания отдельных твердых элементов, например песчаники.
В настоящее время еще нет всесторонне разработанной теории определении прочности бетона, которая могла бы исчерпывающим образом объяснить сущность процесса разрушения бетона. Но имеется много работ, освещающих с большей или меньшей полнотой отдельные стороны этой проблемы.
Установлено, что разрушение бетона при одноосной сжимающей нагрузке происходит от разрыва в направлении, поперечном действующей силе.
Поверхность разрыва проходит по контактам крупных и мелких заполнителей с цементным камнем, по самому цементному камню, а также внутри зерен заполнителей (с их разрывом).
Преобладание одного из этих трех элементов поверхности разрыва зависит от прочности цементного камня, прочности заполнителей, структуры бетона, деформативностй всех ее составляющих и от других причин.
Разрушение бетона является результатом развития местных макро- и микротрещин, постепенно образующих сквозную поверхность, приводящую к разделению бетона на части. Макротрещины, как отмечалось выше, имеются в бетоне уже при его зарождении. Они развиваются и вновь образуются под действием знакопеременной нагрузки.
Ошибочно считать, что трещины, щели и другие пороки структуры бетона возникают только под действием значительной нагрузки. Последняя расширяет уже имеющиеся трещины и щели, а также, разумеется, способствует образованию новых, дополнительных поверхностей разрыва. Это подтверждается многочисленными исследованиями: работами Погани (1934 г.), Р. Терцаги (1945 г.), Меркле, Пауэрса и многих других.
Е. Фрейссинэ еще в тридцатых годах показал, что объем железобетонных колонн, подвергнутых одноосному сжатию, возрастает как при малых нагрузках, так и при больших. Так, при выдерживании колонны с процентом армирования 0,28 под напряжением 50 кг/см2 прирост объема составил 51 см3 на 1 м3 бетона, а при напряжении 252 кг/см2 — 621 см3 на 1 м3 бетона.
При малых напряжениях количество трещин, щелей и образованных ими разрывов непрерывности сравнительно невелико; эти разрывы локализуются на отдельных участках, не соединяясь в большие поверхности разрыва. Поперечное расширение сжатого бетона свидетельствует о некотором расширении трещин и щелей; как отмечалось выше, такой процесс расширения трещин наблюдался в опытах, даже при умеренной нагрузке.
Исследованиями показано, что большие поверхности разрыва, возникающие при разрушении бетона, проходят в большинстве случаев через имевшиеся до разрушения и до приложения нагрузки разрывы непрерывности бетона: щели, возникшие под заполнителями, контакты цементного камня с заполнителями, каверны, раковины и усадочные трещины.
За последние годы большие исследования в оределении прочности бетона под нагрузкой и при разрушении выполнил в ЦНИСе Минтрансстроя
О. Я Берг, показавший возникновение и развитие трещин в бетоне под нагрузкой (особенно цикличной). Многочисленными работами выявлено, что в большинстве случаев введение мелких и крупных заполнителей в цементное тесто снижает его прочность.
Считается, что в тяжелых бетонах средних марок, изготовленных на прочных заполнителях, прочность бетона меньше, чем прочность входящего в его состав раствора, а прочность раствора меньше, чем прочность входящего в его состав цементного камня.
Например, в бетонах марок «100»—«200», как указывает Г. И. Жилки, прочность растворной части бетона превосходит прочность самого бетона на 15—50% . По опытам Т. С. Пауэрса, проведенным в 1947 г., введение песка в цементное тесто снижает его прочность до полутора раз.
Из практики и исследований хорошо известно, что свойства песка при прочих равных условиях сильно влияют на прочность бетона, которая в зависимости только от свойств песка может изменяться в два раза.
Это можно объяснить изменением структуры бетона при введении в него песков различного зернового состава (особенно мельчайших и мелких фракций), различной формой зерен песка, неодинаковым сродством поверхности песка с цементным камнем, а также неодинаковой прочность, зерен песка, наличием в нем вредных примесей (органических веществ, слюды и т. д.).
В песках, образованных из слабых пород, в процессе их переработки на карьере и бетонном заводе может не только увеличиться содержание пыли, но она может покрыть поверхность щебня (гравия) и крупных зерен песка, что снижает сцепление запыленных заполнителей с цементным камнем.
Влияние песков на определение прочности бетона исследовано очень мало, причем до настоящего времени не разработан сколько-нибудь безошибочный способ научного предвидения этого влияния.
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями