Условия совместной работы стальной арматуры и бетона

Общепризнано, что коэффициенты температурного расширения бетона и стали мало различаются между собой и наличие арматуры не может заметно повлиять на величину температурных напряжений в железобетонных конструкциях. Считается, что железобетон и при отрицательных температурах и в условиях нестационарного теплового режима ведет себя как гомогенный материал.

Исследования, проведенные под руководством В. М. Москвина в Центральной лаборатории коррозии НИИЖБа, показали, что существующие представления нуждаются в некотором уточнении.

Вода, содержащаяся в порах цементного камня, при замерзании увеличивается в объеме, вызывая расширение бетона. Расширение наблюдается в некотором температурном интервале, зависящем от предшествующих температурно-влажностных воздействий на бетон определенного состава и возраста. Температура, при которой происходит расширение бетона во время замораживания, и величина такого расширения в конечном счете определяются степенью заполнения водой пор и трещин.

При воздействии отрицательных температур на насыщенную водой железобетонную конструкцию резко нарушается соответствие между температурными деформациями бетона и стали. При замерзании водонасыщенный бетон расширяется, в то время как стальная арматура сжимается. В результате в железобетонной конструкции возникают значительные собственные напряжения. Несоответствие по знаку деформаций бетона и арматуры при повторяющихся знакопеременных воздействиях приводит к нарушению сплошности структуры железобетона - появлению микротрещин в самом бетоне и в зоне контакта его с арматурой.

Несоответствие деформаций бетона и стальной арматуры при температурных воздействиях на железобетон может вызываться также резким различием их коэффициентов температуропроводности. Когда тепловой поток направлен параллельно арматуре, различие коэффициентов температуропроводности стали и бетона может вызвать появление опасных для бетона местных температурных напряжений. Численная оценка этих напряжений требует в каждом случае специального расчета.