Трещиностойкость цементного раствора

Для качественной оценки взаимодействия зерна заполнителя с окружающей его оболочкой из цементирующего материала Хенк, Смит и др. использовали модель структурной ячейки бетона в виде сферического зерна, покрытого оболочкой постоянной толщины. При высыхании оболочка и зерно сжимаются. Усадка цементного камня и растворной составляющей бетона значительно превосходит относительное сжатие горных пород, используемых в качестве заполнителя. В этом случае оболочка обжимает зерно. В ней возникают растягивающие (тангенциальные) и сжимающие (радиальные) напряжения, зависящие от разности величин усадки зерна и оболочки.

Под влиянием этой разности є2 - єх = є на поверхности контакта возникает равномерно распределенное давление, величину которого можно определить из уравнения деформаций:

Для определения величины нормальных напряжений в сферической оболочке использовано решение задачи Ламе для полой сферы, находящейся под действием внутреннего равномерно распределенного давления. Ниже приведены полученные зависимости в окончательном виде:

Увлажнение бетона после продолжительного твердения на воздухе вызывает набухание. При чередующемся высыхании и увлажнении в оболочке возникают переменные нормальные напряжения. В данном случае при высыхании усадка не является полностью обратимой.

Н. А. Попов доказал, что действие попеременного высыхания и увлажнения на бетон можно уподобить влиянию многократно повторной нагрузки. Усадочные деформации увеличиваются, следуя затухающей кривой. Если напряжения, вызываемые попеременным высушиванием и увлажнением, превышают предел выносливости, то деформации оболочки зерна не стабилизируются, а непрерывно растут, и в ней образуются трещины.