Wytrzymałość zaczynu cementowego

Jak wspomniano już wielokrotnie, pory w betonie mają wielki wpływ na jego wytrzymałość i powinno być możliwe powiązanie tego czynnika z rzeczywistym mechanizmem zniszczenia. W tym celu beton traktuje się jako materiał kruchy, mimo iż wykazuje on niewielką plastyczność, a ponieważ zniszczenie pod obciążeniem statycznym następuje przy umiarkowanie niskim odkształceniu całkowitym, zaproponowano, aby jako granicę kruchego zachowania się przyjmować odkształcenie przy zniszczeniu rzędu 0,001-0,005 (program uprawnienia budowlane na komputer).

Aktualna (techniczna) wytrzymałość zaczynu cementowego lub podobnego materiału kruchego, np. kamienia, jest znacznie niższa niż wytrzymałość teoreretyczna, ustalona na podstawie kohezji molekularnej i obliczona na zasadzie energii powierzchniowej ciała stałego, doskonale jednorodnego i bez uszkodzeń wewnętrznych. Wytrzymałość teoretyczna oszacowana w ten sposób wynosi aż 10,5 GN/m² (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Ta różnica może być spowodowana obecnością mikrorys, jak to podaje Griffith. Pod obciążeniem rysy te prowadzą do wystąpienia w materiale dużych koncentracji naprężeń, czyli w niewielkich obszarach próbki osiągnięte zostają bardzo wysokie naprężenia, co w rezultacie prowadzi do mikroskopijnych zniszczeń w tych obszarach, podczas gdy średnie (nominalne) naprężenie w całym elemencie jest stosunkowo niskie. Rysy różnią się między sobą wymiarami i tylko kilka największych powoduje zniszczenie; wytrzymałość próbki jest więc próbiemem prawdopodobieństwa statystycznego, a wymiary próbki wpływają na prawdopodobne nominalne naprężenie, przy którym obserwuje się zniszczenie (uprawnienia budowlane).

Mechanizm zniszczenia betonu

Wiadomo, że zaczyn cementowy zawiera liczne nieciągłości pory, rysy i pustki, lecz nie jest znany dokładny mechanizm, w jaki sposób wpływają one na wytrzymałość. Pustki niekoniecznie same muszą działać jak mikrorysy, które mogą być pęknięciami w poszczególnych kryształach, związanymi z istnieniem tych pustek lub spowodowanymi skurczem lub złą przyczepnością. W nieroz- segregowanym betonie pustki są rozłożone w sposób przypadkowy, jest to warunek konieczny dla zastosowania hipotezy Griffitha (program egzamin ustny). Chociaż nie jest znany dokładny mechanizm zniszczenia betonu, to jest on przypuszczalnie związany z przyczepnością w samym zaczynie cementowym i między zaczynem a kruszywem.

Teoria Griffitha postuluje mikroskopijne zniszczenie w miejscu istnienia mikrorysy i zwykle przyjmuje się, że jednostka objętości zawierająca najsłabszą mikrorysę decyduje o wytrzymałości całej próbki. To stwierdzenie mieści w sobie założenie, że każda rysa rozprzestrzenia się na cały przekrój próbki poddanej danemu naprężeniu lub, innymi słowy, zjawisko zachodzące w elemencie jest identyfikowane z takim samym zjawiskiem zachodzącym w danym ciele jako całości (opinie o programie).

Takie zachowanie można spotkać jedynie przy równomiernym rozkładzie naprężeń i przy drugim dodatkowym warunku, że „następna (druga) najsłabsza” mikrorysa nie jest zdolna przenieść naprężenia razy większego od na prężenia, przy którym uległa rozprzestrzenieniu (propagacji) najsłabsza mi- krorysa, gdzie n jest liczbą elementów w obciążonym przekroju, zawierających każdy po jednej mikrorysie (segregator aktów prawnych).

Gdy lokalne zniszczenie zaczyna się w pewnym punkcie i podlega warunkom panującym w tym punkcie, znajomość naprężenia panującego w najmocniej obciążonym punkcie danego ciała nie jest dostateczna, aby przewidywać zniszczenie. Konieczna jest jeszcze znajomość rozkładu naprężeń w obszarze dostatecznie odległym od tego punktu, ponieważ odkształcalność materiału, szczególnie w pobliżu zniszczenia, zależy od zachowania i stanu otaczającego krytyczny punkt, a możliwość rozprzestrzenienia się zniszczenia zależy w dużym stopniu od tego stanu. Mogłoby to wyjaśnić np., dlaczego maksymalne naprężenia we włóknach elementów zginanych w momencie rozpoczynającego się zniszczenia są wyższe niż wytrzymałość określona w równomiernym prostym rozciąganiu; w tym drugim przypadku rozprzestrzenianie zniszczenia nie jest ograniczane przez otaczający materiał. Pewne aktualne zależności między wytrzymałością na zginanie a prostym rozciąganiem (promocja 3 w 1).