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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

-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

Â

более

50Â

10s Â

 

 

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.