Файл: Бетон для строительства в суровых климатических условиях..pdf

за основу ультразвуковой метод Р. Джонса, установили за­ висимость изменения уровней напряжений, определяющих начало процесса микротрещинообразования бетона RJRnp, от его призменной прочности і?Пр- При этом оказалось, что ве­ личины Ri/Ru?, определенные ультразвуковым методом, зна­ чительно меньше соответствующих характеристик бетона,

телей к пересмотру первоначальных представлений о двухстадийном механизме разрушения бетона при сжатии и к уста­ новлению области развития микротрещин, ограниченной двумя параметрическими уровнями напряжений: уровнем на­ пряжений, соответствующим «нижней (истинной) границе об­ разования микротрещин», определяемой ультразвуковым ме­ тодом, и уровнем напряжений, соответствующим «верхней (условной) границе образования микротрещин», определяе­ мой тензометрическим путем при превышении дифферен­

при испытании бетона на сжатие применил Р. Лермит [99]. При этом использовались одновременно акустический осцил­ лограф и ультразвуковой прибор.

Сравнивая осциллограмму шумов в бетонной призме с за­ висимостями скорости прохождения через образец ультразву­ ковых волн и величин коэффициента Пуассона от напряже­ ний сжатия, Р. Лермит показал, что разрушению бетона при осевом сжатии предшествует накопление внутренних микро­ разрушений. Действительно, изучая шлифы, взятые из бе­ тонной призмы, нагруженной до оі = (0,5 - f - 0,65) Rnp, Р. Лер­ мит обнаружил сеть микротрещин.

Подтверждение существования области напряженного со­ стояния в бетоне, достижение которой соответствует появле­ нию в нем микроразрушений, в 50-х годах было дано в рабо­

Как одну из наиболее значительных работ, посвященных исследованию природы и характера процесса трещинообразо­ вания бетона под нагрузкой, следует отметить работу Т. Шу, Ф. Слэйта и др., выполненную в Иллинойском университете (США) и опубликованную в четырех выпусках журнала аме­ риканского Института бетона за 1963 г. [89, 90, 91, 116].

9

В рассматриваемой работе для изучения механизма раз­ рушения бетона был применен новый метод — рентгеногра­ фии, параллельно с контролирующим методом — микроскопии. С помощью этих двух методов была доказана начальная не­ сплошность строения бетона: при исследовании шлифов, взя­ тых из ненагруженного бетонного цилиндра, обнаружены

в цементно-песчаном камне также были обнаружены микро­ трещины, но в значительно меньшем количестве.

Наличие микротрещин на границе цементного камня с за­ полнителем еще до приложения нагрузки Т. Шу [89] объяс­ няет растягивающими напряжениями, возникающими здесь при объемных изменениях цементного камня в процессе гид­ ратации, набухания и усадки.

С возрастанием нагрузки наблюдалось увеличение длины и ширины «микротрещин зоны сцепления» и их количества (рис. 2). Наиболее значительно этот процесс развивался на­ чиная с напряжений, составляющих около 30% от разрушаю­

щих (ai = 0,3сгр).

Можно было бы легко убедиться, что величине о\ с опре­ деленным приближением соответствуют те относительные ве­

ческим, микроскопии, ультразвуковым, акустическим и ме­ тодом измерения деформаций) найдена первая параметриче­ ская точка процесса деформирования бетона, определяющая начало интенсивного развития трещин на границе цементнопесчаного камня с крупным заполнителем.

Микротрещины непосредственно в цементно-песчаном кам­ не, как было замечено Т. Шу и Ф. Слэйтом и др. [90, 91, 116], начинают развиваться при напряжениях сжатия аг = = (0,7 0,9) 0р. Этому же моменту соответствует и начало процесса образования так называемых «непрерывных (или протяженных) микротрещин», образующихся при соединении «трещин зоны сцепления», с микротрещинами в цементном камне. Но, как было отмечено авторами, начало развития системы «непрерывных микротрещин» еще не ведет к не­ медленной потере несущей способности бетона. Только при сильном развитии трещин этого вида, когда сеть их охва­ тывает всю структуру бетона, несущая способность его умень­ шается.

И

s t

£ 3 Продольные деформации

е-ЯГ

Р и с . 2. Схема развития процесса микротрещинообразования бетона, нагружаемого осевым сжатием при величине продоль­ ных деформаций

- е = 0 (бетон не нагружен); 6-е—12 • 10~4 ; в - е = 1 8 • 10~4 ; г - е = 2 4 • 1 0 - 4 ; ö - e = 3 0 10"

Можно было бы легко убедиться, что величине 02, уста­ новленной в рассматриваемой работе [90], с определенным приближением соответствуют те относительные величины кри­ тических напряжений, при которых ранее Р. Рюш [112] на­ блюдал увеличение частоты и интенсивности шумового фона, а Ф. Рихарт и А. Брандзаег [111] — начало необратимого уве­ личения объема бетона при его осевом сжатии.

Таким образом, авторы рассматриваемой работы [90, 116] могли бы сделать вывод о том, что найдена вторая парамет­ рическая точка процесса деформирования бетона, опреде­ ляющая начало развития микротрещин в цементно-песчаном камне, а также начало образования «непрерывных микротре­ щин». Однако такого обобщающего вывода сделано не было.

Первое более или менее четкое определение двум парамет­ рическим точкам процесса деформирования бетона при осе­ вом сжатии и разделение таким образом работы бетона на 3 стадии, или области, напряженного состояния было дано в 1964 г. О. Я- Бергом [5]. Согласно этому определению, пер­ вая параметрическая точка процесса деформирования бетона соответствует «нижней границе образования частично обрати­ мых микротрещин» R°r, а вторая параметрическая точка — «верхней (условной) границе образования необратимых мик­ ротрещин» /?т-

Следует заметить, что О. Я. Берг, по-видимому, не счел возможным использовать здесь результаты вышеописанных работ [90, 116], рассматривающих сущность закономерностей деформирования бетона. Очевидно, за неимением других по­ добных данных он дал такое условное определение характе­ ристикам указанного процесса, разделив его на этапы обра­ зования «частично обратимых микротрещин» и «необратимых микротрещин».

По-видимому, будет обоснованно, если в поэтапном разде­ лении процесса деформирования бетона исходить из вышерассмотренных результатов работ Т. Шу, Ф. Слэйта и др., тем более что установленный ими характер и последователь­ ность развития трещин вполне объяснимы и подтверждаются результатами исследований по прочности сцепления заполни­ теля с цементным камнем [89, 114 115]. Так, установлено, что прочность сцепления заполнителя с цементным камнем зна­ чительно меньше прочности на растяжение самого цемент­ ного камня.

Подтверждение такого характера процесса микротрещинообразования бетона можно, кроме того, найти в ряде работ зарубежных исследователей, посвященных изучению влияния типа и крупности заполнителя, а также величины сцепления заполнителя с цементным камнем на прочностные и деформативные характеристики бетона [84, 97, 114]. С помощью

13