Особенностью поведения хрупких материалов под нагрузкой, а следовательно, и бетона является то, что при сжатии они разрушаются от растягивающих напряжений, возникающих в направлениях, перпендикулярных действию сжимающей нагрузки или от напряжений среза, действующих по определенным плоскостям.
Прочность бетона является интегральной характеристикой, которая зависит от свойств компонентов бетона, его состава, условий приготовления, твердения, эксплуатации и испытания. В свою очередь, с прочностью бетона связан и ряд других его свойств.
Для правильного проектирования бетонных и железобетонных конструкций, организации их производства, назначения требований к бетону и контроля его качества необходимо представлять особенности поведения бетона под нагрузкой, роль методики испытаний структуры бетона при определении его прочности.
Поведение бетона под нагрузкой не только определяет его прочность - итоговый результат испытания, но существенно важно для определения надежности работы материала в условиях эксплуатации, для оценки его долговечности, трещиностойкости и других свойств бетона.
Основные положения процесса разрушения бетона:
1. Прочность и деформативность бетона определяются главным образом структурой и свойствами цементного камня, который скрепляет зерна заполнителя в монолит. Структура и свойства цементного камня зависят от его минералогического состава, водоцементного отношения, тонкости помола цемента, возраста, условий приготовления и твердения, введённых добавок. В последнее время было показано, что путем применения тех или иных технологических приемов, например, активацией цементного теста или введением добавок можно значительно изменить прочность и деформативность бетона. Свойства бетона существенно зависят от вида и качества заполнителя, а также от его состава. Прочности бетонов, приготовленных на цементе одинакового качества, при постоянном водоцементном отношении, но на разных заполнителях, могут отличаться в 1,5 - 2 раза.
2. Разрушение бетона происходит постепенно. Вначале возникают перенапряжения, а затем микротрещины в отдельных микрообъемах. Развитие этого процесса сопровождается перераспределением напряжений и вовлечением в трещинообразование всё большего объема материала, вплоть до образования сплошного разрыва того или иного вида, зависящего от формы образца или конструкции, ее размеров и других факторов. На последней стадии нагружения процесс микроразрушений становится неустойчивым и носит лавинный характер.
3. Разрушение бетона при сжатии обусловлено развитием микротрещин отрыва, направленным параллельно действующему усилию. Происходит кажущееся увеличение объема образца, но в действительности нарушается сплошность материала. Процесс развития микротрещин определяется структурой бетона, в частности, размером и числом дефектных мест в ней, а также видом и режимом приложенной нагрузки.
4. Большое влияние на процесс разрушения оказывает жидкая фаза в бетоне. Облегчая развитие пластических деформаций, деформаций ползучести и микротрещин, ослабляя структурные связи в бетоне, вода снижает его прочность. Степень влияния этого фактора зависит от скорости приложения нагрузки.