Природа ползучести бетона

Как следует из рис. 6.23, ползучесть бетона и ее релаксация являются сходными явлениями, однако природа их недостаточно ясна. В этом отношении определенный интерес представляют две теории. Дю-трон полагает, что упругое последействие не является упругим явлением, а простым проявлением некоторого набухания цементного камня после разгрузки, когда бетон возвращается к состоянию гигрометрического равновесия с окружающей средой. По другой теории Макгенри объясняет релаксацию ползучести (упругое последействие) на основе принципа суперпозиции деформации. Этот принцип основан на положении о том, что деформации, появившиеся в бетоне в отрезок времени t за счет увеличения напряжений, произошедшее во время t0, не зависят от действия других напряжений, приложенных раньше или позже времени t0. Под увеличением напряжений понимают как сжимающие, так и растягивающие усилия, в том числе и разгрузку образца. На рис. 6.43 приведены результаты сравнения действительной и рассчитанной деформаций (рассчитанные величины получены по разнице величин двух экспериментальных кривых) для бетона, изолированного от окружающей среды (например, внутри массива). Видно, что во всех случаях действительные деформации после разгрузки выше, чем остаточные деформации, определенные на основе принципа суперпозиции. Таким образом, величина действительной релаксации ползучести меньше, чем предполагаемая. Такая же ошибка получается и при применении этого принципа к результатам испытаний образцов на действие переменных нагрузок. Принцип суперпозиции полностью не объясняет явление ползучести и упругого последействия. Тем не менее принцип суперпозиции деформаций является удобной рабочей гипотезой. По нему предполагается, что ползучесть есть упругое явление, растянутое во времени, в котором полное восстановление обычно сдерживается развивающейся гидратацией цемента. Поскольку свойства старого бетона изменяются во времени весьма незначительно, следует ожидать, что ползучесть бетона, загруженного в возрасте нескольких лет, будет полностью обратимой, однако это положение экспериментально не было подтверждено. Проблема природы ползучести является дискуссионной и не может быть освещена здесь полностью. Ползучесть в цементном камне может быть связана с внутренним движением адсорбционной или межкристаллической воды. Последними экспериментами Глюклиха показано, что бетон, из которого была удалена вся испаряемая вода, практически не проявляет ползучести. Кроме того, возможно, что силы поверхностного натяжения накладывают отпечаток на общую картину явления. Известно, что жидкости коагулируют вследствие стремления их свободной поверхностной энергии к минимуму. Величина поверхностных сил зависит от площади, на которой они действуют. Под действием приложенного сжимающего усилия поверхностные силы могут удерживаться на больших площадях и когда действие внешнего усилия будет внезапно прекращено, первоначальный объем тела не будет восстановлен. Возможно, что с увеличением возраста бетона поверхностные силы будут превалировать над упругими силами. Этому процессу в дальнейшем будут способствовать молекулярные релаксационные явления внутри твердого тела: упругая 9,8 время под нагрузкой: 1 — 7 сут.; 2 — 28 сут.; 3—105 сут.; 4 — 1 год; 5 — 5 лет энергия будет поглощаться, и будет иметь место постоянно регулируемое равновесие вблизи поверхности контакта. По этим причинам ползучесть не является полностью обратимой. Тесная взаимозависимость между прочностью и ползучестью цементного камня позволяет предположить, что ползучесть так же, как и прочность, зависит от относительной величины не заполненного гелем пространства в цементном камне: чем больше это пространство, тем меньше прочность и тем больше ползучесть бетона. Точный механизм ползучести все еще неизвестен, однако очевидно что ползучесть, как и другие механические свойства цементного камня, зависит в основном от макроструктуры на уровне коллоидных размеров и только косвенно от химического состава.