Для обеспечения долговечности железо-бетонных конструкций очень важно уметь достоверно определять, осуществлять систематический контроль и надежно использовать прочность бетона в конструкциях, эксплуатирующих при воздействии различных режимов нагрузки и условиях окружающей среды. Предлагается   сравнительно простая методика определения прочности  бетона, отражающая  влияние  режима  и  условий испытания его на прочность. В основу методики положен энергетический подход к оценке потенциальных возможностей бетона, когда его несущая способность определяется количеством работы, которая необходима для разрушения материала единичного объема (предел технических возможностей бетона) [1–7], определяемая по формуле: .                                    (1)При наличии конкретной зависимости R‒ε                           Aр = ηRпрεр                           (2)где Rпр ‒ призменная прочность при стандартном испытании; εр ‒ относительная полная разрушающая деформация образца, которую он претерпевает при Rпр;                                     η ‒ коэффициент, характеризующий отношение площади под диаграммой «нагрузка‒деформация» к площади прямоугольника со сторонами Rпр и εр. Для удобства в расчетах η принимается равным единице, что не сказывается заметно на  конечных  результатах при определении относительных величин прочности.Как подтверждают многочисленные эксперимен­тальные данные (табл. 1 [4, 5],                  табл. 2 [9], табл. 3 [10], табл. 4  [11], табл. 5 [12], табл. 6 [13]), Ар является строго определенной и постоянной для данного конкретного вида, состава бетона и вида напряженного состояния при условии отсутствия упрочнения его во времени и не зависит от режима испытания образцов. Ар всегда можно определить при наличии зависимости R‒ε, полученной при стандартном режиме испытания призм.Если знать, как изменяется величина полной относительной деформации бетона в зависимости от длительности приложения нагрузки, т.е. зависимость  его прочность можно всегда рассчитать по выражению                                                       (3)Правильность такого подхода к определению прочности бетона при различной длительности испытания образцов продемонстрирована на рис. 1, из которого видно, что результаты расчета Rt по формуле хорошо подтверждаются опытами.Таблица 1   Результаты испытания керамзитобетонных  призм при различной продолжительности приложения нагрузки Длитель-ность испыта-ний, минRпр, МПаεр×105Ар= Rпрεр, ДжМакси-мальная разница, %156015017,11615,62442402640,0420,0380,041 5 Таблица 2Влияние скорости нагружения на свойства бетона и раствора  МатериалСкорость нагружения, МПа/минRпр, МПаεр×105,при R=0,9Rпрεр×106, найденное по экстраполяцииАр= Rпрεр, ДжМаксимальное отклонение, %Тяжелыйбетон на гравии (Ц= 350кг/м3, В/Ц=0,53)0,0522,1714,1815,086583010609900,0150,01481,4Керамзитобетон0,072,015,3516,4513251275165014750,02530,02424,5Цементный раствор0,12,023,026,616201520205019500,0470,05211Тяжелый бетон0,12,023,125,4840820103010000,02380,02547Пемзобетон0,0470,6936,576,9613001340160016200,01050,01126,5Туфобетон0,0370,6712,2612,5325772520305029000,03750,03653Таблица 3Результаты испытания растворных балочек 4×4×30 см на изгиб № п/пRизг, МПа при скорости нагружения, МПа/сПрогибы в мм при скорости нагружения, МПа/сАр=Rизгf, Дж, при скорости нагружения, МПа/с2000,10,0012000,10,0012000,10,0011234567896,156,16,055,57,05,47,27,25,85,155,05,34,55,654,555,66,25,154,84,555,154,05,054,255,05,75,00,040,0480,0420,030,0550,040,060,0480,0390,0520,060,050,0410,0730,0510,090,0610,0460,0580,0680,0530,0460,0860,0560,110,0690,0490,3940,470,4050,2640,620,3450,690,550,360,4270,480,4230,2950,660,370,80,60,3750,4450,4950,4360,2940,690,380,880,630,39Сред-нее значение6,35,234,830,04470,05820,0660,450,490,51 Таблица 4Результаты испытания газобетона на сжатие Скорость нагружения, МПа/сRпр, МПаεрх103Ар= Rпрεр, Дж0,10,050,0250,0015,95,55,854,952,62,22,63,00,01540,01210,01520,0149Таблица 5Результаты испытания различных видов полимербетона на сжатие МатериалАр в Дж при режиме нагружения  Отклонение результатов, %Кратковременное нагружение со скоростью 60 МПа в минДлительное действие постоянной нагрузки, превышающей RдлФАФА-дФАМФАМ-д0,210,250,360,340,1920,2950,330,39918815Таблица 6Результаты испытания тедзамитобетона на сжатиеСкорость нагружения, МПа/сRпр, МПаεр×103Ар= Rпрεр, ДжМаксимальное отклонение, %0,139251822,52782400,050,0548  Рис. 1.  Расчетная зависимость относительной прочности керамзитобетона  от продолжительности испытания образцов (по предлагаемой методике): × – опытные данные авторов; ● ‒ данные [14]; ∆ ‒ данные [15]; ○ ‒ данные [16]  Зависимость  для каждого конкретного бетона предлагается определять по следующей методике.Бетонные призмы загружаются постоянной нагрузкой, равной примерно (0,8...0,85)Rпр на обычных прессах и выдерживаются  в течение 10...20 мин.  При  этом  замеряются  деформации  призм  как сразу после нагружения, так и в течение 10...20 мин. Строится зависимость  в обычных и логарифмических координатах (рис. 2, 3). Рис. 2.  Изменение относительной  деформации  керамзитобетона (1) и тяжелого бетона (2) со временем при постоянном R = 0,8Rпр Рис. 3. График изменения относительных деформаций  образцов в зависимости от длительности их испытаний (в логарифмических координатах). Опытные значения  деформаций   при   R = 0,8Rпр: 1 ‒  для керамзитобетона; 2 – для тяжелого бетона. Расчетные значения  разрушающих деформаций: 1′ – для керамзитобетона; 2′ – для тяжелого бетонаАналогичный принцип положен в основу методики определения предела длительной прочности бетона. В данном случае удобно рассмотреть поведение под нагрузкой полимербетона             (табл. 5). На рис. 4 представлена зависимость   R‒ε, полученная при кратковременном и длительном испытаниях полимербетона ФА.По формуле (2):Аразр = 488×430×10-5 = 0,21 Дж.Зададимся несколькими значениями                    R   (например, как минимум, тремя - че­тырьмя) - 10,0; 15,0; 20,0; 21,5 МПа. При принятых значениях R рассчитываем величины А с учетом длительного действия нагрузки:А1= 100 × 140 × 10-5 = 0,014 Дж,А2 = 150 × 230 × 10 -5 = 0,0345 Дж,А3 = 200 × 400 × 10-5 = 0,08 Дж,А4 = 215 × 490 × 10-5 = 0,106 Дж. Рис. 4. Зависимость кратковременных (1)                               и полных (2) относительных де­формаций полимербетона от напряженийНа основе полученных данных строим зависимость R‒А (рис. 5), в соот­ветствии с которой расчетная величина Rдл, для полимербетона равна 25,0 МПа или 0,51R, а опытная - 0,5R, т.е. опыт хорошо подтверждает расчет. Упрочнение полимербетона во времени отсутствует, а, следовательно, и работа, необходимая для разрушения материала, является постоянной величиной. В  то  же время про­цесс разрушения материала вследствие его ползучести прогрессирует со временем.А это значит, что при загружении полимербетона (R = 0,5Rпр) он разрушится через весьма длительное время. Если же нагрузка на него будет превышать Rдл, то разрушение наступит в более короткие сроки. Рис. 5.  Зависимость R‒A для полимербетона ФАДля убедительности длительная прочность определена для различных видов полимербетона (табл. 7).  Таблица 7Результаты испытания полимербетоновВид полимербетонаRпр, МПаОтносительные деформации  ползучести при                    R = 0,5Rпр, Полные относительные длительные деформации при  R = 0,5Rпр, Значения  Rдл/ RпрОпределены по  методике автораОпытныеФА-дФАМ-дФАМФА65,096,084,648,83520851051251302102300,710,630,570,510,60,60,550,5  Из табл. 7 видно, что значения Rдл, определенные по вышеизложенной методике, имеют удовлетворительную сходимость с опытными данными.В соответствии с предлагаемой методикой определяется такой уровень дли­тельной нагрузки (условие А = Аразр), при котором образец разрушится через оп­ределенный длительный промежуток времени. Следовательно, относительный предел длительной прочности бетона должен приниматься несколько ниже этого уровня, например для ФАМ‒д (96 МПа) ‒ 0,6; ФАМ (84,6 МПа) ‒ 0,55; ФА (48,8 МПа ) ‒ 0,5 и т.д.Полимербетон и цементный бетон отличаются только видом вяжущего, что естественно отражается на их свойствах. Но оба материала в принципе не отличаются по структуре, а поэтому физическая сущность процесса разрушения этих материалов едина, как и методика определения предела длительной прочности, что и подтверждают наши эксперименты.Увеличение прочности цементного бетона со временем учитывается предлагаемой научно-обоснованной методикой и влияет на величину предела его длительного сопротивления разрушению, а конкретно, приводит к снижению относительного предела длительной прочности. Это объясняется тем, что при загружении бетона постоянной нагрузкой в раннем возрасте процесс упрочнения материала превалирует над процессом разрушения, что и сказывается вышеуказанным образом на относительном пределе длительной прочности бетона.