Механика композитных материалов N1 2006

Рис. 6. Поведение образцов бетона марки 20 с обмоткой одним (а); двумя (б); тре­ мя (в) слоями углепластика при повторном сжатии. Для рис. 6—10: (О) — кривая деформирования при монотонном нагружении. (Сжимающие деформации и на­ пряжения считаются положительными, растягивающие — отрицательными.)

дущих испытаний, а именно прочности при сжатии исходного f с и обмотан­ ного f сс бетона того же типа, были равны 0,5/ с, 0,8/ с,f c, f c +033( f cc - f c), f c +0,66(/cc - f c) вплоть до окончательного разрушения. Данные рис.

Рис. 7. То же для образцов из бетона марки 40.

6— 10 иллюстрируют поведение при сжатии образцов из всех типов марок бетона с обмоткой из углепластика при повторном нагружении—разгрузке. Для лучшего сравнения кривые деформирования для обеих мод нагружения (монотонного и повторного) представлены на одном и том же рисунке.

При повторной нагрузке огибающие кривые деформирования обычно повторяют кривые монотонного нагружения (см. рис. 6— 10). Только у не­ которых образцов наблюдали небольшую деградацию прочности и плас­ тичности как результат их “плохого” разрушения. Разгрузка ниже предела

£*ис. 8. То же для образцов из бетона марки 60.

Текучести не выявила изменения модуля упругости, а при разгрузке выше Предела упругости наблюдается некоторое уменьшение модуля.

Полученные экспериментальные результаты являются основой для оцен­ ки пластического деформирования и изменения характеристик бетона при Поперечном сжатии, обусловленном обмоткой. Соответствующая модель Пластичности, связанная с повреждением, будет предметом исследования будущих работ.

Рис. 10. То же для образцов из бетона марки 100.

ного натяжения) соответственно. Объемное содержание углеродных воло­ кон во всех обмотанных бетонах 2,48%, и они были разделены на пять партий в соответствии с прочностью бетона при сжатии. Таким образом, ис­ пытания проведены на 15 образцах для пяти марок бетона с тремя разными уровнями натяжения. Образцы сжимали постепенно возрастающей повтор­ ной нагрузкой, задаваемой исходя из прочности исходных бетонов при сжа-

Рис. 11. Поведение образцов бетона марки 20, обмотанных жгутом углеволокон, при повторном сжатии. Предварительное натяжение 80 (а), 160 (б) и 210 МПа (в)- (О ) — кривая деформирования исходного бетона. (Сжимающие деформации Ина­

пряжения даны со знаком плюс.)

тии: 0 ,5 /с, 0,8/ с, / с, 2/ с, 3f c, вплоть до разрушения. Полученные ре­ зультаты приведены на рис. 11— 15 для всех испытанных марок бетона-

Поведение исходных образцов бетона на рис. 8— 12 показано светлыми кружками. Существенно, что предел линейности кривых деформирования

образцов, обмотанных с натяжением, значительно выше прочности исход­ ного бетона в отличие от образцов, обмотанных углепластиком без предварительного натяжения (ср. с данными рис. 4).

Предварительное натяжение не дало заметного увеличения разрушающей на­ грузки образцов. Причина этого заключается в том, что предел прочности обмо-

Рис. 13. То же для образцов бетона марки 60.

тайного бетона определяется прочностью композитной оболочки, зависящей от ее толщины (одинакова для всех уровней предварительного натяжения).

Измеренная предельная поперечная деформация для образцов с предва­ рительным натяжением (рис. 16) оказалась в диапазоне значений, измерен­ ных для колец (см. табл. 1). Разброс данных был меньше, чем наблюдали на образцах, обмотанных углепластиковой лентой (см. рис. 5— в). Предвари-

тельное натяжение выравнивает напряжение волокон, тогда как ручная об­ мотка широкой лентой однонаправленного углепластика, по-видимому, приводит к неравномерности напряжения в волокнах под нагрузкой.

с) Повторное нагружение после сдирания композитной оболочки. Звук, появлявшийся в обмотанных образцах при сжимающих напряжениях, превышавших предел упругости, указывает на развитие повреждения в бе-

Рис. 15. То же для образцов бетона марки 100.

тоне. Уровень этого повреждения можно оценить посредством уменьшения модуля упругости и остаточной прочности. Для регистрации этих измене­ ний были проведены специальные испытания. Снижение модуля упругости обмотанных образцов можно определить из кривых деформирования при нагружении—разгрузке (см. рис. 5— 15), но для определения остаточной прочности бетона необходимо испытать поврежденный бетон после сдира-