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

расчетных схем и моделей результаты рассмотренных иссле­ дований Т. Шу, Ф. Слэйта и др. подтверждают в своей ра­ боте П. А. Ребиндер, Н. В. Михайлов и В. Г. Пашковский [53].

В силу всего вышесказанного считаем правильным в на­ стоящей работе при. трактовке результатов исследований взять за основу закономерности разрушения бетона под нагрузкой, установленные в работах Т. Шу, Ф. Слэйта и др. и подтвер­ жденные результатами работ других исследователей.

При этом основными прочностными характеристиками по­ этапного процесса разрушения бетона под нагрузкой осевого

начинается процесс развития микротрещин в цементном кам­ не и образование «непрерывных (или протяженных) микро­ трещин».

В настоящее время фундаментальные исследования зако­ номерностей разрушения бетона под нагрузкой, выполненные А. А. Гвоздевым и О. Я. Бергом, продолжают развивать

Г.Н. Писанко, А. В. Яшин, Н. В. Смирнов, Ю. Н. Хромец,

Е.Н. Щербаков, А. Е. Голиков, А. И. Рожков и др.

Работы этих исследователей посвящены изучению влияния ряда самых различных факторов (технологических и конст­ руктивных) на прочностные и деформативные характеристи­ ки, определяющие процесс трещинообразования бетона и же­ лезобетона.

условий твердения бетона, крупности заполнителя, попереч­ ного армирования, наличия каналов в железобетонном эле­ менте; в работах Г. Н. Писанко, Н. В. Смирнова, Г. С. Рояка и А. Е. Голикова — влияние различных поверхностно-активных добавок в бетоне [54, 55].

Все больше внимания вопросам исследования закономер­ ностей разрушения бетона под нагрузкой уделяется не только

Ж. Айзенберг [94] и др. Работы этих авторов являются по существу развитием описанных выше исследований, проведен­

14

Из вышеперечисленных работ следует особо выделить ра­ боту С. Шаха и С. Чандра [114]. Здесь впервые в практике зарубежных исследований даны четкое определение двух па­ раметрических точек (или характеристик) процесса деформи­ рования бетона под нагрузкой, а также конкретные рекомен­ дации по методам их определения.

Одну из этих характеристик, названную «напряжением инициативного начала», отвечающую началу интенсивного развития трещин на границе раздела цементного камня и за­ полнителя, в рассматриваемой работе рекомендуется опреде­ лять по моменту отклонения коэффициента Пуассона от его постоянного значения.

Вторую характеристику, называемую «критическим напря­ жением», которая отвечает началу развития микротрещин в цементном камне и их объединения в «непрерывные тре­ щины», рекомендуется определять по моменту, соответствую­ щему началу увеличения объема образца при сжатии.

гих зарубежных стран: прежде всего в Англии [96, 104] и Японии [87, 97], известны отдельные работы в Польше [78], Венгрии [106], Голландии [83] и, наконец, в Австралии [84].

Большинство зарубежных исследователей при изучении рас­ сматриваемого вопроса опираются на гипотетическую схему разрушения хрупкого твердого тела, разработанную А. А. Гриф-

Следует отметить, что все шире практикуется оценка за­ кономерностей разрушения бетона под нагрузкой с принци­ пиально новых позиций, а именно: на основе анализа изме­ нения коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона) бетона, его объемных деформаций, скорости рас­ пространения ультразвукового импульса.

§ 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА МИКРОТРЕЩИНО­

ОБРАЗОВАНИЯ БЕТОНА

ВПРАКТИКЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ

ИЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Анализ уже первых работ по исследованию механизма разрушения бетона при одноосном сжатии позволил О. Я. Бер­ гу и К- А. Мальцову обосновать необходимость расчета

15

конструкций по четвертому предельному состоянию (по дол­ говечности бетона).

В вышедших в 1970 г. «Указаниях по обеспечению долго­ вечности бетонных и железобетонных конструкций морских гидротехнических сооружений» [71] даются уже первые прак­ тические рекомендации по решению проблемы долговечности бетона в рассматриваемом аспекте. Предлагается ограничи­ вать величины сжимающих напряжений в частях конструк­ ций, находящихся в зоне переменного уровня воды.

основном из недопущения процесса трещинообразования бе­

обычных условиях эксплуатации сооружений (при отсутствии воздействия каких-либо агрессивных сред). Это положение уже нашло отражение в действующих нормативных докумен­ тах СН 200—62, а затем СН 365—67 [72] применительно к проектированию предварительно напряженных железобетон­ ных конструкций железнодорожных и автодорожных мостов.

Так, с целью ограничения процесса развития трещин вдоль предварительно напряженной арматуры в указанные норма­ тивные документы введены требования проверки величин на­ пряжений в бетоне, создаваемых в процессе предваритель­ ного обжатия. Нормируемая величина этих напряжений принята по «условной границе образования микротрещин в бетоне».

Целенаправленные работы по определению оптимальной степени обжатия предварительно напряженных железобетон­ ных конструкций, опирающиеся на результаты исследований процесса трещинообразования бетона, проведены в последнее время во ВНИИТСе [9] и Н И И Ж Б е [25].

Из последних работ, направленных на использование ука­ занных характеристик бетона при совершенствовании мето­ дов расчета железобетонных конструкций, следует отметить работу В. В. Дегтярева и Ю. А. Гагарина [23]. При иссле­ довании напряженного состояния изгибаемых железобетонных

16

со временем в псевдопластические, что приводит к достиже­ нию предельного состояния бетона.

И действительно, в соответствии с вышесказанным, в ряде работ отечественных и зарубежных исследователей установ­ лена самая непосредственная связь между прочностными и деформативными характеристиками указанных областей на­ пряженного состояния бетона и его долговременной и уста­ лостной прочностью.

Таким образом, все вышеизложенное приводит к выводу, что знание прочностных и деформативных характеристик об­ ластей напряженного состояния бетона необходимо для учета его долговечности при проектировании бетонных и железобе­ тонных конструкций. Следует также отметить, что это поло­ жение частично уже находит в настоящее время отражение

всоответствующих нормативных документах.

§3. ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНА

НА ЕГО МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

При анализе и обобщении огромного объема информации о механизме разрушения бетона под нагрузкой, о процессе микротрещинообразования бетона создается впечатление первостепенности изучения этого вопроса в области исследований бетона и железобетона. Однако весь большой объем работ, посвященных этой проблеме, относится только к обычным условиям эксплуатации строительных конструкций в области положительных температур.

Выше было уже сказано, насколько важно знание прочно­ стных характеристик, которые определяют процесс трещинообразования бетона под нагрузкой, для проектирования бе­ тонных и железобетонных конструкций сооружений, эксплуа­ тирующихся в суровых климатических условиях. При этом предполагалось, что эти характеристики могут служить основ­ ными расчетными критериями долговечности (морозостойко­ сти) бетона. Подтверждение этой гипотезы может быть в ка­ кой-то степени получено при анализе тех немногих работ, ко­ торые посвящены влиянию напряженного состояния бетона на его морозостойкость.

Впервые зависимость морозостойкости бетона от вида и степени его напряженного состояния была выявлена в рабо­ тах В. М. Москвина и А. М. Подвального [50], К. А. Мальцова, П. Г. Старицкого и С. С. Антонова [41]. В этих работах экспериментальным путем было установлено, что напряжения при растяжении и изгибе резко снижают долговечность бе­ тона, подвергаемого попеременному замораживанию и оттаи­ ванию; напряжения, возникающие при сжатии бетона, если они не превышают определенного предела, наоборот, благо­ приятно влияют на его морозостойкость. В работе В. М. Мос­ квина, M . М. Капкина, Б. М. Мазура и А. М. Подвального

18