книги из ГПНТБ / Бетон для строительства в суровых климатических условиях

но в значительно меньшей степени, чем при замораживании бетона с влажностью больше предельной. Такое относительное

призменной прочности бетона с ненарушенной структурой оп­ ределяется так же, как и величина коэффициента поперечной деформации, прежде всего характером развития линейных деформаций растяжения бетона при его осевом сжатии [4, 7].

72

Известно, что коэффициент поперечной деформации являет­ ся одной из расчетных характеристик бетона и определяется, как правило, при уровне напряжений сжатия a/RUp = 0,2 или 0,3. Результаты изложенных выше исследований показывают, что в зависимости от влажности бетона и В/Ц заморажива­ ние его до —65° С приводит к повышению величины ѵ, опре­ деляемой при a/Ruv = 0,3, от 3—7% (для бетона естественной влажности) до 9—21% (для бетона, водонасыщенного при ат­ мосферном давлении) и до 34—150% (для бетона, водона­ сыщенного под вакуумом).

Таким образом, расчетная величина коэффициента попе­ речной деформации замороженного водонасыщенного бетона может существенно превышать соответствующую характери­ стику бетона при положительных температурах, причем тем в большей степени, чем больше величины его В/Ц и влаж­ ности. В связи с этим при необходимости использования дан­ ной характеристики в расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, эксплуатирую­ щихся в суровых климатических условиях, следует учитывать возможные ее изменения в результате различных температур- но-влажностных воздействий.

§ 4. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЛАСТЕЙ

НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНА

Одной из основных прочностных характеристик областей напряженного состояния бетона является величина напряже­ ний, соответствующая верхнему пределу области относительно упругой работы или нижней границе области микротрещинообразования бетона O = rI. Физический смысл этой характе­ ристики состоит в том, что она определяет начало процесса интенсивного развития микротрещин на границе цементнопесчаного камня и крупного заполнителя («микротрещин сцепления») при нагружении бетона сжатием.

В настоящей работе данная параметрическая точка про­ цесса деформирования бетона определялась величиной напря­ жений осевого сжатия, при которой сокращение времени про­ хождения ультразвукового импульса AT через опытный обра­ зец хотя бы по одному из выбранных шести направлений до­ стигало максимальной величины.

зультатам испытаний бетонов всех исследуемых составов в

73

сначала относительно резкое (до а = ( 0 , 1 2 0 , 2 5 ^ П р ) , а за­ тем все более медленное. Происходит это первоначально за счет сокращения объема имеющихся в бетоне микротрещин и микродефектов, т. е. за счет выборки начальной несплошности бетона, а затем повышения его общей упругости. Максималь­ ная величина —AT соответствует, очевидно, моменту, когда процесс образования «микротрещин зоны сцепления» начи­

Такой характер изменения времени прохождения ультра­ звукового импульса при нагружении бетона сжатием хорошо согласуется с вышеописанным характером изменения коэффи­ циента поперечной деформации (в частности, подтверждает непостоянство его значений в области 0 < 0 ^ Ri).

При рассмотрении графиков зависимостей AT = / (er) сле­ дует, кроме вышесказанного, отметить явно выраженный скач­ кообразный характер изменения величины AT при нагруже­ нии бетона сжатием. Такой характер исследуемой зависимости вполне соответствует современным представлениям о бетоне как о несплошном неоднородном материале, а также представ­ лениям о стадийности характера его деформирования под сжимающей нагрузкой. В связи с этим следует считать прин­ ципиально неверными представления о гиперболическом, па­ раболическом или каком-нибудь другом подобном характере зависимости AT = f(a), которые имеют место в работах не­ которых исследователей.

В связи с наблюдаемым скачкообразным характером гра­ фиков данных зависимостей возникают трудности в опреде­

построенного по данным ультразвуковых измерений, выпол­ няемых по ступеням нагружения через о = 0,1 Rav (одновре­ менно с измерением деформаций бетона).

Поскольку характер графиков исследуемых зависимостей в действительности далек от криволинейного, то при такой ме­ тодике определения R° может быть ошибка соответственно до 0,1/?пр, что недопустимо. Поэтому в настоящей работе на трех образцах-близнецах (из шести) первоначально опреде­ ляли только область нахождения R° с точностью до 0,\Rnp- При испытании следующих трех близнецов измерение време­ ни прохождения ультразвуковых волн в найденной области

74

Рис . 21. Зависимость относительной величины времени прохождения ультразвуковых волн от напряжений сжатия в бе­ тоне с В/Ц = 0,4

вают, как правило, существенно меньшие изменения началь­

влажностью меньше предельной приближает его с ростом ве­ личины влажности к сплошному твердому телу. Это согла­ суется с отмеченными выше фактами повышенной сопротив­ ляемости замороженного бетона развитию под сжимающей нагрузкой линейных и объемных деформаций, с повышенной

температурах. Это приводит к некоторому затруднению в оп­ ределении величины о = $? обычным методом. Поэтому в за­ мороженном бетоне данная характеристика определяется на­ пряжениями, при которых наблюдается резкое отклонение ве­ личины Д7" от более или менее постоянного ее значения в сторону увеличения. Правомерность такого метода подтверж­ дается данными контролирующего определения /?? по изме­ нению удельных поперечных деформаций или дифференциаль­

76

Г л а в а IV

П Р О Ч Н О С Т Н Ы Е И Д Е Ф О Р М А Т И В Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И Б Е Т О Н А П Р И З Н А К О П Е Р Е М Е Н Н Ы Х Т Е М П Е Р А Т У Р Н Ы Х В О З Д Е Й С Т В И Я Х

Выше был рассмотрен вопрос о необходимости внесении коррективов в существующие методы расчета бетонных и же­ лезобетонных конструкций сооружений, предназначенных для службы в суровых климатических условиях. В непосредствен­ ной связи с этим был сделан вывод о необходимости опреде­ ления при отрицательных температурах прочностных и деформативных характеристик, соответствующих основным эта­ пам процесса деформирования и разрушения бетона под нагрузкой.

В третьей главе были рассмотрены результаты определе­ ния указанных характеристик для бетона в однократно за­ мороженном до различных температур состоянии и сделаны соответствующие практические выводы. Однако известно, что большинство конструкций промышленных и инженерных сооружений работает в условиях многократного попеременного замораживания и оттаивания, поэтому определенный практи­ ческий интерес представляют результаты исследований влия­ ния на изменение тех же прочностных и деформативных ха­ рактеристик бетона многократных знакопеременных темпера­ турных воздействий (от +20°С до —70°С). Соответствующая задача была поставлена на следующем этапе исследований, результаты которых будут рассмотрены ниже.

Наряду с этим ставилась задача оценить ранее не исследо­ ванные при знакопеременных температурных воздействиях характеристики основных областей напряженно-деформиро­ ванного состояния бетона в качестве новых критериев его морозостойкости.

Рассмотрим результаты исследований, проведенных на бетонах с В/Ц = 0,4; 0,5 и 0;7 без добавок и с добавкой кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, которая вводится для повышения морозостойкости бетона. Исследуемые харак­ теристики, приведенные в табл. 13—16, определялись для бе­ тона в оттаянном состоянии.

93

Таблица 13

Прочностные характеристики областей напряженного состояния бетона, подвергаемого попеременному замораживанию до —65° С и оттаиванию

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

оV

W — средняя весовая влажность бетона после определенного количества циклов замораживания и оттаивания.

Таблица 14

Деформативные характеристики областей напряженного состояния бетона, подвергаемого

попеременному замораживанию до —65° С и оттаиванию

осевое сжатие бетонов различного состава с различной влажностью, предварительно подвергнутых многократному попеременному замораживанию до —65° С и оттаиванию.

Рассмотрение этих графиков показывает, что линейные деформации бетона всех исследуемых составов, подвергну­ тых указанным температурным воздействиям е( , больше по величине соответствующих деформаций бетона контрольных образцов ек , вызванных равными по абсолютной величине

95

напряжениями осевого сжатия. При этом разница между де­ формациями е' и Б к тем существенней, чем большему количе­ ству циклов замораживания и оттаивания был подвергнут

* Под «начальной влажностью» подразумевается влажность, бетона контрольных образцов при 0 циклов попеременного замораживания и от­ таивания.

96