Файл: Бетон для строительства в суровых климатических условиях..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 69
Скачиваний: 0
Рис. 16. Зависимость коэффициента поперечной деформации от уровней напряжений сжатия в бетоне с В/Ц = 0,7
1, /', /" — бетон контрольных |
образцов с |
влажностью |
соответственно |
№, = 3,66%, |
||
№2 = 4,84%, ѴУа=6,24%. испытываемый |
при +20° С; 2, 2', |
2" — то же, при —65° С |
||||
исследуемых в настоящей работе (рис. |
15), |
и |
кривые 1 на |
|||
рис. 16, 17 подтверждают эту гипотезу. |
|
|
|
|
||
Так, можно видеть, |
что нагружение |
бетона |
до |
уровней |
||
напряжений сжатия о = |
(0,2 -г- 0,3) Rnp сопровождается |
весьма |
значительным изменением коэффициента поперечной де формации. При этом по мере повышения нагрузки степень изменения величины ѵ уменьшается. Область уровней напря жений от 0,3 Rnp До 0,45 Rnp является, как правило, областью наименьших изменений ѵ. Верхняя граница этой области с определенным приближением (±0,05 RBP) соответствует ниж ней границе области образования микротрещин /??> определен ной ультразвуковым методом. Дальнейшее нагружение бетона сопровождается относительно медленным ростом коэффициента
62
0.8
0.6
ОЛ
0,2
О
|
|
|
|
|
0 - |
|
л |
|
|
|
|
|
//А |
|
|
/ 1 |
/ |
|
|
/ |
/ |
|
|
jf] 2 |
|
|
і |
||
|
|
/ |
|
||
1 \ |
1і |
|
/ |
|
|
' • |
1 |
// |
/ |
/ |
|
I |
1 |
|
|
||
J |
1 |
|
|
|
/? /
-к/ У /
0,1 |
0J |
0,3 " ОЛ |
0,5 |
0,6 ' 0.7 |
1> |
Рис. 17. Зависимость коэффициента поперечной деформации от уровней напряжений сжатия в бетоне с В/Ц = 0,4
/, /" — бетон контрольных образцов с влажностью соответственно Wa=4,9%, №4=5,11%, Ws=5,2%, испытываемый при +20° С; 2, 2', 2" — то же, при —65° С
поперечной деформации. Резкое возрастание величины ѵ про исходит, начиная с напряжений о = (0,65 -f- 0,80) Rnp, соот ветствующих верхней границе области образования микротре щин JRT (С приближением в ±0,05 Rnp).
Действительно, на первых ступенях нагружения бетона следует ожидать существенного изменения величины коэффи циента поперечной деформации за счет уплотнения под сжи мающей нагрузкой имеющихся в бетоне микротрещин и мик родефектов, т. е. за счет выборки начальной несплошности бетона. По мере повышения уровней нагружения бетон дол жен все более уплотняться, следовательно, все более прибли жаться к сплошному твердому телу. При максимально воз можном уплотнении бетона величина коэффициента попереч ной деформации должна стабилизироваться, т. е. должно иметь место условие ѵ ф f(olRUp) = const. Но полной стаби лизации V, по-видимому, ожидать нельзя, так как одновре менно с уплотнением бетона происходит процесс развития
63
имеющихся и образование новых микротрещин на границе це>
ментно-песчаного камня и заполнителя, |
или |
«микротрещин |
|
зоны сцепления» (§ 1, гл. I ) . В |
то же |
время |
установлено |
[90, 116], что до напряжений о = |
(0,3 ~ |
0,4) /?п р |
этот процесс |
носит локальный характер, степень развития его весьма не значительна, поэтому существенного изменения величины ѵ здесь также не должно происходить.
Данному моменту, очевидно, и соответствует наблюдаемая в настоящей работе «область наименьших изменений коэффи
циента поперечной деформации бетона» о= |
(0,3 0,45) Rap. |
При напряжениях о > (0,3 — 0,4) Rnv, |
как установлено |
[90, 114], начинается интенсивный рост «микротрещин зоны |
сцепления», увеличение их количества и длины. Скорость этого процесса, по-видимому, должна превышать скорость процесса уплотнения бетона. Поэтому здесь следует ожидать увеличения ѵ, хотя, может быть, и незначительного. Данному моменту соответствует наблюдаемая в настоящей работе об ласть «относительно медленного роста коэффициента попе
речной |
деформации» от |
а = (0,3 -+0,45) Rup |
до |
а = (0,65-г- |
||||
-0,80)/?п р . |
резкое |
увеличение |
ѵ |
при |
а > |
(0,65 -г- |
||
Дальнейшее |
||||||||
-f-0,80)/?п р можно объяснить тем, что в этой |
области |
проис |
||||||
ходит развитие микротрещин уже и |
в |
цементно-песчаном |
||||||
камне, соединение их с «микротрещинами |
зоны |
сцепления», |
||||||
образование сети «непрерывных (или |
протяженных) |
микро |
||||||
трещин» |
(§ 1, гл. I ) , которое ведет к самоускоренному |
процес |
||||||
су разрушения |
бетона. Как видно из |
рис. 15, этой |
области |
соответствует наибольший разброс экспериментальных дан ных в определении коэффициента поперечной деформации бе
тона. Несколько меньший, но также |
существенный |
разброс |
||||||
этих |
данных |
имеется |
и в области |
напряжений |
0 ^ |
а ^ |
||
^ (0,2 -т- 0,3) Rnp- Объяснение |
этому |
следует |
искать, прежде |
|||||
всего, все в той же несплошности структуры |
бетона: началь |
|||||||
ной |
несплошности — в области |
0 ^ |
а ^ (0,2 — 0,3) Rnp |
и не |
||||
сплошности за |
счет развитой |
под нагрузкой |
сети микротре |
|||||
щин — в области а > |
(0,65 ~- 0,80) Rnp. |
|
|
|
Таким образом, вышеприведенные данные достаточно убе дительно доказывают непостоянство коэффициента попереч ной деформации бетона при изменении уровней нагружения практически во всех областях его напряженного состояния.
Р е з у л ь т а т ы исследований
Рассмотрим предварительно общий характер изменения коэффициента поперечной деформации замораживаемого бе тона в зависимости от уровней напряжений осевого сжатия. Прежде всего, необходимо заметить, что на диаграмме \ = j(ojRtap), построенной по результатам испытаний на осе-
64
вое сжатие замороженного бетона всех |
* |
исследуемых соста |
|
вов и влажностей, можно выделить |
те же характерные |
области изменения коэффициента поперечной деформации, которые прослеживаются в бетоне, испытываемом при по ложительных температурах. Но границы этих областей при замораживании бетона, как правило, изменяются в соот
ветствии |
с изменением уровней напряжений, определяющих |
R° -или |
RI |
Вместе с тем замораживание бетона может вносить неко торые особенности в характер изменения величины ѵ и непо
средственно в отдельных из вышеуказанных |
областей. Так, |
||
по изменению угла наклона к |
оси |
ординат |
прямолинейных |
участков графиков зависимостей |
ѵ = |
/(0/7?п р ) |
можно видеть, |
что изменение коэффициента поперечной деформации заморо
женного бетона во |
всем |
исследуемом |
диапазоне |
влажностей |
|||
и температур (исключая |
только |
случай |
W > |
Wnp) |
в |
области |
|
напряжений (0,2 -г- |
0,3) /?п р ^ о ^ |
^ з а м е т н о |
меньше, |
чем это |
наблюдается в бетоне, подвергнутом сжатию при положитель ных температурах (см. кривые 1 и 2, 1' и 2' на рис. 16, кри вые 1 и 2 на рис. 17).
Эта тенденция коэффициента поперечной деформации за мороженного бетона к относительному постоянству значений
особенно |
явно выражена |
в области |
напряжений |
^ ? ^ с г ^ |
^ (0,2 -г- |
0,3)RN P . Проявляется она, |
как правило, тем в боль |
||
шей степени, чем выше |
величина |
влажности |
замораживае |
мого бетона и ниже температура замораживания.
Такой характер исследуемых зависимостей вполне зако номерен. Действительно, данные табл. 9, полученные в на стоящей работе с помощью калориметрического метода ис следований, показывают, что понижение температуры замора живания водонасыщенного цементного камня, раствора и бетона приводит к увеличению его льдистости. К такому же выводу приводит анализ данных скорости прохождения про дольных ультразвуковых волн через ненагруженные бетонные
образцы |
(бетон с |
В/Ц = 0,4), |
замороженные |
до различных |
||
температур |
(табл. 10). |
|
|
|
||
Так, |
можно видеть, что понижение температуры |
замора |
||||
живаемого |
бетона |
и увеличение |
его влажности |
при |
условии |
|
W «< Wnv |
|
приводит |
к увеличению скорости прохождения че |
рез него ультразвуковых волн Ѵу, следовательно, к увеличе нию льдистости бетона *. Увеличение влажности бетона выше предельной приводит при его замораживании к уменьшению
величины Ѵу |
относительно |
бетона, замороженного до той |
* Известно [15, 61], что при |
фазовом переходе воды в лед скорость |
|
распространения |
ультразвуковых |
волн увеличивается приблизительно в |
2,28 раза. |
|
|
3 Зак. 417 |
65 |
Исследуемый
материал
Цементный камень
Раствор 1 :2
Бетон
Таблица 9
Соотношения воды и льда в цементном камне, растворе, бетоне в связи
со структурными характеристиками
Суммарная в / ц пористость
в см'/г
0,3 0,068
0,4 0,120
0,5 0,152
Распределение пор
|
по радиусам в % |
|
||
I |
I I |
|
I I I |
|
менее |
50—103 |
 |
более |
|
50Â |
10s  |
|||
|
|
|||
61,6 |
27 |
|
21,4 |
|
8,0 |
40 |
|
52,0 |
|
5,0 |
10 |
|
85,0 |
0,3 |
0,060 |
16 |
39 |
45 |
0,4 |
— |
— |
— |
— |
Соотношения воды и льда в весовых процентах при температуре в °С
- 10 |
-40 |
-60 |
9,5 |
7,0 |
4,9 |
4,5 |
7,0 |
9,1 |
12,7 |
5,2 |
2,6 |
13,3 |
21,8 |
23,4 |
8,25 |
3,3 |
0,99 |
24,75 |
29,7 |
32,01 |
4,95 |
1,65 |
0,55 |
6,05 |
9,35 |
10,45 |
-70 |
-100 |
2,1 |
0,7 |
11,9 |
13,3 |
1,08 |
0,26 |
24,92 |
25,74 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,4 |
0,5 |
0,15 |
0 |
0 |
р и м е ч а н и е . В числителе - весовое процентное содержание незамерзшей воды, в знаменателе — то же, льда.