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

[49] было высказано предположение, что этот предел связан с границей образования микротрещин в бетоне, которые воз­ никают вследствие растяжения сжатого бетона в направле­ нии, нормальном по отношению к сжимающей силе.

Как будет видно ниже, это предположение подтверждается

Ф.М. Иванова [19].

Бетонные образцы-призмы, обжатые до напряжений, со­

ставляющих различную долю от призменной прочности бето­ на, подвергались многократному попеременному заморажива­ нию и последующему оттаиванию в бассейне с морской водой.

Наибольшую морозостойкость показали образцы с напря­ жениями обжатия, не превышающими границу области микротрещинообразования бетона lfT, определенную по О. Я. Бергу [4] на контрольных образцах, не подверженных вышеуказанным температурно-влажностным воздействиям.

Анализ результатов других вышеописанных работ действи­ тельно приводит к предположению о том, что величина на­ пряжений, определяющая начало процесса микротрещинообразования нагруженного бетона, может являться одним из основных критериев его долговечности (морозостойкости). Вопрос о том, какая из двух границ области микроразру­ шений, нижняя cri = Ri ИЛИ верхняя о-2 = RT, может служить этим критерием и для какого характера действующих экс­ плуатационных нагрузок (статических долговременных или динамических), остается неясным.

Окончательный вывод о границах области микроразру­ шений бетона как о критериях его морозостойкости делать пока нельзя, так как остается неисследованным вопрос, как отражаются на величинах указанных характеристик те де­ структивные процессы, которые имеют место в бетоне при воздействии отрицательных температур. Так, известно [48, 57, 61, 63], что многократное попеременное замораживание и оттаивание бетона может приводить к значительному сни­ жению величины его призменной прочности. С другой сто­ роны, известно также [7, 34], что величина призменной проч­ ности и величины напряжений, соответствующие границам области микротрещинообразования бетона, определяются од­ ним процессом развития поперечных деформаций бетона при

19

к смещению начала процесса микротрещинообразования бе­ тона в сторону меньших по величине напряжений сжатия. Если принять последнее за установленный факт, то легко до­ казать, что характеристики Ri и R? могут определять моро­ зостойкость нагруженного бетона только при условии учета изменения их при воздействии отрицательных температур.

розостойкости. За счет образования микротрещин от действия внешней нагрузки бетон данной конструкции будет разру­ шаться при попеременном замораживании — оттаивании со скоростью большей, чем бетон ненагруженной конструкции.

Таким образом, при оценке морозостойкости нагруженного бетона с позиций влияния его напряженного состояния нель­ зя, по-видимому, ориентироваться на величину RT, определен­

рекомендации по предельно допустимым эксплуатационным напряжениям в бетонных и железобетонных конструкциях со­ оружений, эксплуатирующихся в суровых климатических условиях, необходимо исследовать влияние воздействия от­ рицательных температур на характер и степень изменения величин напряжений, определяющих границы области микро­ трещинообразования бетона.

§ 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕТОНА ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ

20

[43], А. С. Шаевичем и Г. И. Гориным [74], за рубежом — Шульцем и Альтнером [113], Монфоре и Лентцем [101], Маньелем [42].

Все исследователи определяли в основном кубиковую прочность бетона; только в опытах Монфоре и Лентца испытывались цилиндры. Опыты всех без исключения исследова­ телей показали значительное увеличение прочности заморо­ женного бетона: от 27%, по данным Шульца и Альтнера, и до 200%, по данным С. А. Миронова.

Первые данные по прочности замороженного бетона на растяжение при изгибе приводятся в работах Маньеля [42], Шульца и Альтнера [113]. Испытания Маньелем предвари­ тельно напряженной железобетонной балки длиной 6 м по­

чены Монфоре и Лентцем [101]. Согласно этим данным, за­ мораживание бетона приводит к увеличению динамического модуля упругости £ д (величина £ д определялась авторами по скорости прохождения ультразвуковых волн).

Уже в этих первых исследованиях прямо или косвенно вы­ явилась зависимость прочностных характеристик заморажи­ ваемого бетона от величины температуры замораживания, возраста бетона, от его состава, В/Ц и влажности. В дальней­ шем результаты вышеперечисленных исследований получили отражение и в других работах. Это проведенные под руко­

в которых исследовалось влияние возраста бетона на изме­ нение его прочностных характеристик при замораживании до различных температур.

В работе Н. В. Свиридова [63] изучалось влияние степени понижения температуры замораживания бетона, а также его влажности на изменение таких характеристик, как кубиковая R и призменная Rap прочности бетона, статический модуль упругости. Данные характеристики определялись в бетоне в интерв-але температур + 20ч-—50° С, как в однократно за­ мороженном, так и в оттаянном состояниях. Результаты

21

При этом было установлено, что на изменение указанных характеристик бетона существенное влияние оказывает его

к весовой влажности бетона вводится другая его характери­ стика. Это степень водонасыщения бетона, или степень за­ полнения водой его пор и капилляров, без которой, как будет видно из дальнейших исследований, невозможна оценка тем- пературно-влажностного состояния бетона с точки зрения его морозостойкости.

Результатами рассматриваемой работы подтверждается в широком интервале отрицательных температур (до —196° С) тот ранее установленный факт, что с повышением влажности бетона рост прочности при его замораживании увеличивается. При этом здесь по существу впервые замечено, что эта за­ кономерность имеет место при повышении влажности только до определенного предела. В данной работе этим пределом являлась влажность между 5,8 и 6,4%, что соответствовало степени водонасыщения бетона от 81 до 90%. Заморажива­ ние бетона с большей степенью водонасыщения до темпера­ туры —40° С и ниже приводило к снижению всех его иссле­ дуемых прочностных характеристик R, RNP, RH.

Таким образом, результаты работ [61, 63, 37] по исследова­ нию температурных деформаций и некоторых низкотемпера­ турных прочностных характеристик бетона выявили зависи­ мость их прежде всего от влажности бетона, а также от сте­ пени заполнения водой его пор и капилляров.

Результаты этих исследований получили развитие в ра­ боте В. М. Москвина, M . М. Капкина и Л. Н. Антонова [48]. Здесь впервые вводится понятие о «критическом водонасыщении бетона» как о наименьшей величине заполнения объ­ ема пор водой, при которой наблюдается относительное сни­ жение прочности и модуля упругости бетона в замороженном состоянии. Эта величина определена экспериментально как функция степени понижения отрицательной температуры. При замораживании бетона до температуры —10 -. 60° С она из­ меняется от 90 до 65% от предельного водонасыщения объ­ ема пор.

22