Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Бетон для строительства в суровых климатических условиях

..pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.5 Mб
Скачать

Рис. 10. Зависимость деформаций от напряжений сжатия в бетоне с В/Ц = 0,4 и влажностью W — 4,05%

и — линейных; б — объемных; / - б е т о н контрольных образцов, испытываемый при +20° С; 2 - то же. при - 25° С; 3-_ то

^

I ^ V g

 

 

6!8ва

 

 

ч

ч

ч

 

s -

 

 

 

 

 

\

ч»

 

 

 

 

\

 

 

 

 

\

1

 

 

 

 

0,6

 

 

*

V

 

 

^

Я

 

 

 

\

1

 

 

 

\

 

a*

 

 

 

 

г

2 - -

V

1—

 

M

,<

ff

/"M

S SS

k Y /

г /

/

 

/

 

\і!

28

20

16

12

8

12

16

20

2k

28

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lnpad•Ю

 

Рис. 11. Зависимость линейных деформаций от уровней напряжений сжатия в бетоне с В/П = 0,7

/ - б е т о н контрольных образцов с влажностью Г , = 3 , 6 6 » , испытываемый при + 2 0 ° С; 2, 2', 2 " " ™ ^ ' 8 4 = ВЛ™™ЪІІ%

испьТтываемый npiT—^èP'c

в замороженном состоянии. Так, при замораживании бетона

с влажностью Wx продольные деформации, вызванные на­

пряжениями сжатия а = 0,92^п р = 168 кгс/см2 {rIP

призмен-

ная

прочность

бетона

контрольного

образца),

уменьшаются

на

32,6%, а при замораживании бетона с влажностью

W2

на

53,5% *• Степень

уменьшения

поперечных

деформаций

при этом еще больше: для бетона

с влажностью

W\

она

равна 62,5%, а для бетона с W2 составляет 84,5%.

 

 

 

Повышенной

сопротивляемости

замороженного

бетона

развитию под сжимающей нагрузкой линейных деформаций соответствует повышенное значение статического модуля

упругости Ест

и призменной прочности бетона Rnv.

Так, за­

мораживание до —65° С

бетона с влажностью W\

приводит

к увеличению

на 7%, Rnp — на 22%, а замораживание до

этой же температуры бетона с влажностью W2— к

увеличе­

нию £ C T на 21%; JRnp — на 67% (табл. 4 и 5).

 

Повышение

влажности

бетона с В/Ц = 0,7 от W2

= 4,84%

до W3 = 6,24%

приводит

при его замораживании,

казалось

бы, к дальнейшему росту его призменной прочности

(на 107%

относительно бетона контрольного образца, табл. 4). На са­

мом же деле, как будет

показано ниже, при этом происходит

падение величины ^ п р

относительно

замороженного

до той

же температуры бетона

с влажностью

Wnp, величина

которой

больше влажности W2, какую приобретает бетон данного со­ става, водонасыщенный при атмосферном давлении, и меньше влажности бетона W3, водонасыщенного под вакуумом.

Здесь Wnp предельная («пороговая») величина влажно­ сти бетона, превышение которой приводит при его заморажи­ вании до определенной температуры к относительно прогрес­ сирующему развитию деструктивных процессов. О причинах развития этих процессов в бетоне и о физической сущности «предельной влажности» будет сказано ниже, в § 5 настоя­ щей главы.

На относительное развитие деструктивных процессов в бетоне с В/Ц = 0,7, влажностью W3 = 6,24% при заморажи­ вании его до —65° С может указывать:

1)падение величины статического модуля упругости (на 16% относительно бетона контрольного образца);

2)понижение сопротивляемости бетона развитию под на­ грузкой линейных деформаций (относительно бетона с мень­ шей влажностью, замороженного до той же температуры).

Так,

например,

если

замораживание

бетона

с

влажностью

^ 2 =

4,84% приводит

к уменьшению

продольных

деформа­

ций,

вызванных

напряжениями сжатия

а =

0,927?пр, на

53,5%, а поперечных

деформаций — на

84,5%,

то

заморажи-

* Разница в величинах деформаций вычисляется в процентах относи­

тельно полной деформации

бетона контрольного

образца.

 

 

 

44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

 

 

 

 

Прочностные характеристики областей напряженного состояния бетона

 

 

 

 

 

 

 

при положительных и отрицательных

температурах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики бетона

 

 

 

 

 

 

 

#пр,

кгс/см2

R^,

кгс/см'4

*;/^ п р

 

кгс/см2

 

^ п р

в/ц

 

wt, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура бетона в °С

 

 

 

 

 

 

 

+20

-65

+20

-65

+20

-65

+20 .

-65

+20

-65

 

1 ^

=

3,66

183

223

58

72

0,32

0,32

133

167

0,73

0,75

0,7

2

=

4,84

167

279

57

96

0,34

0,345

126

219

0,755

0,785

 

W3

=

6,24

150

310

54

120

0.36

0,39

111

214

0,74

0,69

 

Wi =

3,30

246

292

91

109

0,37

0,375

188

225

0,765

0,77

0,5

W2

=

4,38

225

362

88

144

0.39 •

0,40

176

290

0,78

0,80

 

Wz

=

5,06

211

420

82

170

0,39

0,405

169

353

0,80

0,84

 

W4

=

5,35

206

396

84

156

0,405

0,39

163

298

0,79

0,75

 

TT, =

3,12

292

344

112

131

0,385

0,38

228

273

0,78

0,79

 

Wt

=

4,05

261

412

105

177

0,40

0,43

204

334

0,78

0,81

0,4

W3 =

4,90

248

469

100

182

0,405

0,39

196

383

0,79

0,82

 

W, =

5,11

240

505

106

202

0,44

0,40

185

364

0,77

0,72

 

Г 5

=

5,20

238

340

102

170

0,43

0,50

186

232

0,78

0,68

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ п р ' ^т ' ^ т ~ в е

л и ч и н ь І

напряжений, определяющие соответственно

призменную

прочность,

нижнюю и верхнюю границы области микротре-

щинообразования

бетона:при данной температуре;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wt

— весовая

влажность

бетона і-той

группы

водонасыщения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

 

 

 

Деформативные

характеристики

областей напряженного состояния бетона при положительных

 

 

 

 

 

 

 

 

и отрицательных температурах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики

бетона

 

 

 

 

 

 

 

 

я с т . ю -

3 ,

Е с ж - ! ° 4 "Р "

е с ж ' 1 0 * п р и

 

ес Р ж -Ш< при

"еж

0" при

ö max - 1 0 <

в/ц

 

 

 

кгсісм2

 

о - 0 , 9 2 « п р

 

 

 

a=0,92Rn p

а--

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температура

бетона в °с

 

 

 

 

 

 

 

 

+20

-65

+20

-65

+20

-65

 

+20

-65

+20

-65

+20

-65

0,7

Г , = 3 , 6 6

322

345

9 85

10,1

5,8

6,6

-

4,05

4,25

1,3

1,6

3,17

3,48

 

2 =4,84

343

417

9,5

11,2

5,5

7,3

 

4,6

6,0

1,3

1,8

2,82

3,95

 

«73 =6,24

368

321

9,1

25,9

4,8

12,9

 

4,9

18,5

1,2

4,7

2,50

3,71

0,5

И7,=3,30

340

354

10,8

11,1

7,7

8,2

 

4,05

4,2

1,7

1,95

4,36

4,48

 

Г 2 = 4 , 3 8

350

414

11,25

13,05

7,95

9,85

 

4,7

5,9

2,0

2,6

3,95

4,69

 

Ц73 =5,06

369

467

10,7

16,3

8,05

13,6

 

4,95

7,7

2,2

3,8

3,60

6,02

 

1^4=5,35

375

424

10,9

22,4

7,75

14,9

 

5,05

13,8

2,1

5,1

3,67

4,82

0,4

№,=3,12

353

366

11,3

11,5

8,35

8,75

 

3,90

4,02

2,0

2,2

4,50

4,55

 

1}72=4,05

357

420

11,6

13,45

8,5

10,2

 

4,3

5,25

2,1

2,8

4,29

4,76

 

Г 3 = 4 , 9 0

372

460

11,65

14,5

8,3

11,8

 

4,45

5,5

2,3

3,2

3,76

5,53

 

Г 4 = 5 , П

393

405

10,95

32,0

7,7

20,6

 

4,2

18,2

2,0

7,0

3,65

6,77

 

U75 =5,20

402

391

10,5

18,8

7,65

10,4

 

3,95

11,5

2,0

4,0

3,66

2,15

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статический

модуль

упругости

бетона

на сжатие;

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

 

— деформации

соответственно сжатия и растяжения при сжатии бетона, вызванные напряжениями a=0,92R и a=R •

 

 

Ѳ т

а х

— максимальная величина объемных деформаций сжатия

бетона

(при а = R^);

 

 

 

 

 

ß n P i

Я т — величины напряжений, определяющие

соответственно

призменную

прочность и верхнюю

границу

области

микротрещинообразо-

вания бетона,

нагружаемого

осевым сжатием

в определенных температурных

условиях.

 

 

 

 

 

вание бетона с влажностью W3 = 6,24% приводит при той же относительной величине напряжений к существенно мень­ шему сокращению этих деформаций, а именно: продольных — на 37%, поперечных — на 67,5%.

Существование «предельной влажности», определяющей изменение прочностных и деформативных характеристик за­ мораживаемого бетона, подтверждается и результатами испы­ таний бетонов двух других серий: В/Ц == 0,5 и В/Ц = 0,4.

Следует при этом заметить, что если в бетоне с В/Ц = 0,7 влажность больше предельной для данной температуры за­

мораживания (—65° С) устанавливалась

при

водонасыщении

под вакуумом в первом режиме {W2<.

Wnp <

W3), то в бе­

тонах с меньшим В/Ц этого удалось добиться

только при бо­

лее интенсивном режиме водонасыщения, а именно: при во­

донасыщении

под вакуумом

во втором

режиме (W3 <

W n p

<

 

Действительно, как можно видеть из табл. 4—6, увеличе­

ние влажности бетона с

В/Ц = 0,5

от

W\ =

3,3% до

W2

=

4,38%

и

^ з =

5,06%,

а

бетона

с В/Ц =

0,4 —от

№,

=

=

3,12%

до

2 =

4,05%

и

3 = 4,9%

приводит при их за­

мораживании до —65° С ко все более значительному увеличе­ нию призменной прочности и статического модуля упругости, повышению сопротивляемости бетона развитию под нагруз­ кой линейных деформаций. При дальнейшем увеличении влажности (до Wt и W$) снижаются все исследуемые харак­ теристики по сравнению с бетонами тех же составов с мень­ шей величиной влажности, замороженных до той же темпера­ туры. Снижение это тем существенней, чем в большей степени влажность бетона превышает предельную.

Так, например, замораживание до —65° С бетона с В/Ц = = 0,4 и влажностью Wz 4,9% приводит к уменьшению раз­ виваемых под нагрузкой сг = 0,92#п р продольных деформаций на 48,5%, поперечных деформаций — на 72,2%, к увеличению

£ с т

на 24%- С увеличением влажности бетона этой серии до

W4

= 5,11 % при его замораживании указанные

характерис­

тики изменяются в меньшей степени: продольные

деформации

уменьшаются на 28,4%), поперечные — на 45,2%, Ест увели­ чивается всего на 3%. При дальнейшем увеличении влажно­

сти до

1^5 = 5,2%

продольные деформации

бетона умень­

шаются

на 10,2%,

поперечные — на 11,1%,

статический мо­

дуль упругости снижается на 3%.

 

Существование «предельной влажности» подтверждает и характер изменения призменной прочности замораживаемых

бетонов

с В/Ц = 0,4 и В/Ц = 0,5. Так, например,

увеличение

влажности бетона

с В/Ц =

0,5, замораживаемого

до —65° С,

от Wz =

5,06%

до

=

5,35% приводит

к падению его приз­

менной

прочности

с 420

до

396 кгс/см2;

казалось

бы, совсем

незначительное

увеличение

влажности

бетона с

В/Ц = 0,4,

47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6

Коэффициенты изменения прочностных и деформативных характеристик

областей

 

 

напряженного состояния бетона, замораживаемого до 65° С

 

 

 

 

 

В/Ц = 0,7

 

 

В/Ц=0,5

 

 

 

В/Ц = 0,4

 

 

Коэффициенты

 

Весозая влажность бетона в % соответственно по группам

водонасыщения

 

 

№, = 3,66

2 =4,84

3 = 6,24

•IF,=3,30

: =4,38 №3 =5,06

4 =5,35 №,=3,12 №2 =4,05

3 =4,90

№<=5,11

s =5,20

1,22

1,67

2,07

1,19

1,61

1,99

1,92

1,18

1,58

1,89

2,10

1,43

1,23

1,69

2,23

1,20

1,64

2,07

1,86

1,17

1,69

1,82

1,91

1,67

1,26

1,74

1,93

1,20

1,65

2,09

1,83

1,20

1,64

1,95

1,97

1,25

«1 = £ с т / £ с т

1,07

1,21

0,87

1,04

1,18

1,26

1,13

1,04

1,17

1,24

1,03

0,97

1 1 1 1

« 2 = 8 с ж / е с ж п р и ° = 0 ' 9 2 « п р

1,03

1,18

2,85

1,03

1,16

1,52

2,05

1,01

1,16

1,25

2,93

1,79

«3 = е с ж / е с ж П Р И

ст==Ят

1,14

1,32

2,69

1,08

1,24

1,69

1,93

1,05

1,20

1,42

2,68

1,36

« 4 = < / C п Р и а = 0 , 9 2 « п р

1,05

1,31

3,78

1,04

1,25

1,56

2,73

1,02

1,21

1,24

4,34

2,91

«5 = е ? 4 / < ж п Р и °=RT

1,23

1,38

3,91

1,15

1,30

1,73

2,43

1,10

1,28

1,39

3,50

2,00

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я :

к0к Ѵк

і? П р . ß, r . R T — величины напряжений, определяющие соответственно призменную прочность, нижнюю и верхнюю границы области кикротрещинообразования бетона при +20° С;

Д п р , R®, Д ^ - т о же, при —65° С;

Е ^ т , — статический модуль упругости на сжатие бетона соответственно при +20° С и при —65° С;

^сж' Е с ж ~ л и н е й н ы е деформации соответственно сжатия и растяжения при сжатии бетона при +20с С, вызванные напряжениями 0 = « ^ и o = 0,92Rn p ;

есж'1 eсжpt —то же, при —65° С.

замораживаемого

 

также до —65° С, от W4 =

5,1 %

до W5

=

= 5,2%

приводит

к существенному падению

величины

/?п р

(с 505

до.340кгс/см2 ).

 

 

 

 

Если

учесть,

что продольные деформации,

развиваемые

при осевом сжатии бетона, являются по существу

деформа­

циями

сжатия,

а

поперечные — деформациями

растяжения

бетона

при его сжатии, то на основании результатов

испыта­

ний бетона всех трех исследуемых серий можно сделать сле­ дующий вывод.

Замораживание бетона до —65° С во всем исследуемом диапазоне влажностей (в том числе и при влажности, превы­ шающей предельную) приводит к общему повышению сопро­ тивляемости его развитию под нагрузкой линейных деформаций сжатия и растяжения при сжатии. Причем при влажностях, меньших по величине предельной, увеличение сопротив­ ляемости бетона тем значительней, чем больше величина его влажности. Особенно существенно повышается сопротивляе­ мость бетона развитию деформаций растяжения при сжатии.

Сравнение характера изменения зависимостей

еп р 0 д, еП О п =

= /(а) для бетонов с различным В/Ц, но одной

группы

водо-

насыщения (см. рис. 10, 11), показывает, что

замораживание

бетона с большим значением В/Ц в большей

степени

повы­

шает сопротивляемость его развитию под нагрузкой линей­ ных деформаций, способствует большему росту его призменной прочности и статического модуля упругости (табл. 6).

Как будет видно ниже (см. § 5 настоящей главы), объяс­ нение последнему следует искать в том, что бетон с большим значением В/Ц обладает большей общей пористостью и боль­ шим относительным содержанием крупных пор, а следова­ тельно, при прочих равных условиях должен обладать и большей льдистостью.

О влиянии величины температуры замораживания бетона с влажностью меньше предельной на изменение его прочно­

стных и

деформативных

характеристик

можно судить

из

рис. 10 и табл. 7, где в

качестве примера

представлены

ре­

зультаты

испытания бетона с В/Ц = 0,4,

водонасыщенного

при атмосферном давлении. Можно видеть, что заморажива­ ние этого бетона до температур последовательно —25, —45, —65° С приводит:

1) к сокращению линейных деформаций сжатия, вызы­ ваемых напряжениями а = 0,92^п р , соответственно на 32; 41,6 и 45,7%;

2)к сокращению линейных деформаций растяжения при сжатии соответственно на 51; 64,5 и 70,8%;

3)к увеличению ' призменной прочности бетона соответ­ ственно на 22; 44 и 58%;

4)к увеличению статического модуля упругости бетона соответственно на 12, 19 и 20%.

50

Прочностные и деформативные характеристики областей напряженного состояния бетона, замороженного до различных температур

 

 

Прочностные характеристики

 

 

 

 

 

Деформативные

характеристики

Темпера­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тура бе­

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тона

Rnp,

 

 

 

 

 

 

н с т - ю - 3 ,

 

 

Е -104

е р

.10«

£

Р -10«

в °С

*?•

 

<•

 

 

 

 

 

СЖ

сж

 

сж

 

кгс/см2

2

2

R

n p

кгс/см2

при

n p

при

при

 

при

 

 

кгсісм

 

R np

кгс/см

 

 

 

o- = 0,92R

 

 

а=0,92/? п р

 

 

+20

261

105

 

0,40

204

 

0,78

357

11,6

 

8,5

4,3

 

2,2

- 2 5

320

134

 

0,42

256

 

0,80

395

12,35

 

9,3

4,45

 

2,5

- 4 5

377

157

 

0,41

299

 

0,79

418

13,1

 

9,7

4,95

 

2,6

—65

412

177

 

0,43

334

 

0,81

420

13,45

 

10,2

5,25

 

2,8

Таблица 7

Bmax-lO'

4,29

4,37

4,53

4,76

П р и м е ч а н и е . 1. Приведенные данные относятся к бетону с В/Ц=0,4, водонасыщешюку при атмосферном давлении (№=4,05%). 2. Условные обозначения те же, что к табл. 4 и 5.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ