Влияние изменения свойств, строительных материалов во времени

Материал в сооружениях, по аналогии с биологическими средами, «живет», т.е. его состояние и характеристики в известной степени (в зависимости от рода материала, условий эксплуатации и приложенных нагрузок) изменяются во времени. Рассмотрим несколько наиболее характерных примеров.

Общеизвестно, что прочность бетона в сооружениях со временем возрастает. Однако при неблагоприятных условиях - при низких температурах свежеуложенного бетона, недостаточном увлажнении его и, в особенности, при воздействии агрессивных сред, это нарастание прочности не только замедляется, но может приостановиться совсем, а в отдельных случаях - даже замениться обратным процессом.

При приложении внешней нагрузки зависимость между напряжениями и деформациями в бетоне носит криволинейный характер. Но при повторных циклах нагружения (не превосходящих 40-50% от предела прочности) график деформаций постепенно выпрямляется (рис. 1.5) и бетон начинает работать практически упруго.

Рис.1.5. График деформаций при повторных загружениях бетона

В таких условиях находятся, например, железобетонные мосты, систематически загружаемые проходящей подвижной нагрузкой. Наоборот, длительная выдержка сооружения в ненагруженном состоянии ведет к частичному восстановлению криволинейности диаграммы деформаций.

Характеристики металла в элементах конструкций, работающих в упругой стадии, остаются практически стабильными. Пластические деформации вызывают явление наклепа, влияющего на физико-механические свойства материала (снижение пластичности, увеличение хрупкости, развитие анизотропии и т.д.). Длительная разгрузка отчасти восстанавливает первоначальные свойства.

Наклеп и механическое старение металла создают условия для возникновения и развития, в особенности при пониженных температурах, опасных для целости конструкций "хрупких" трещин.

Постепенное изменение физико-механических свойств наблюдается и в других материалах - дереве, пластмассах и т.д., тем более значительное, чем в более сложных условиях протекает процесс эксплуатации сооружения. При оценке действительной работы и несущей способности конструкций выявление и учет возможных изменений характеристик материалов являются задачей первостепенной важности.