Действие ползучести

Ползучесть влияет на величины деформаций и прогибов, а часто также на распределение напряжений, однако ее действие зависит в значительной степени от типа конструкции. Ползучесть неармированного бетона не влияет на его прочность, хотя при очень высоких уровнях нагрузки ползучесть ускоряет достижение предельной деформации, при которой наблюдается разрушение; это происходит только в тех случаях, когда постоянная нагрузка составляет более 85—90% кратковременной прочности бетона. При низких уровнях напряжений объем бетона уменьшается (в связи с уменьшением за счет ползучести коэффициента Пауссона менее 0,5), и следует ожидать увеличения прочности бетона. Однако имеющиеся экспериментальные данные недостаточны. Влияние ползучести на несущую способность свободно опертых железобетонных балок под действием постоянной нагрузки мало, прогиб за счет ползучести значительно увеличивается и может во многих случаях расчета и проектирования считаться предельным состоянием. В железобетонных колоннах ползучесть приводит к постепенному перераспределению нагрузки с бетона на арматуру. В статически неопределимых системах ползучесть способствует уменьшению напряжений, вызванных усадкой, действием температуры и перемещением опор. Во всех бетонных конструкциях ползучесть уменьшает внутренние напряжения, обусловленные неоднородностью усадки, что приводит к повышению трещиностойкости конструкции. С другой стороны, в массивных бетонных элементах сама ползучесть может способствовать образованию трещин, когда бетонная масса, не имеющая возможности свободно деформироваться, подвергается действию температурных перепадов, вызванных тепловыделением при гидратации бетона и последующим охлаждением. Ползучесть уменьшает сжимающие напряжения, вызванные быстрым подъемом температуры, так что остаточное сжатие исчезает, как только начинается охлаждение бетона. При дальнейшем охлаждении в бетоне развиваются растягивающие усилия, и, поскольку величина ползучести уменьшается с возрастом, в нем могут образовываться трещины даже до того, как температура достигает начального уровня (рис. 6.45). По этой причине температуру внутри больших бетонных массивов следует контролировать путем использования цемента с умеренной экзотермией, снижением содержания цемента в бетоне, предварительным охлаждением составляющих бетонной смеси, сокращением высоты бетонных слоев и охлаждением бетона с помощью воды, циркулирующей по трубам, уложенным в бетоне. Потеря натяжения арматуры в предварительно напряженных бетонных элементах в результате ползучести бетона часто приводила к разрушению конструкции. Только при использовании высокопрочных арматурных сталей, удлинение которых в несколько раз превосходит деформации сжатия бетона за счет ползучести и усадки, можно применять предварительно напряженные конструкции. Таким образом, действие ползучести может привести к нежелательным последствиям, однако в целом ползучесть в отличие от усадки способствует уменьшению концентрации напряжений в бетоне и успешному применению бетона как конструктивного материала.