книги из ГПНТБ / Митрофанов, Е. Н. Армоцемент

20

сложной геометрической формы лучшими будут тканые сетки из

Характерная диаграмма растяжения тканых сеток представ­ лена на рис. 1. На этой диаграмме видна зона рыхлой деформации,

Для иллюстрации общей картины деформативных свойств тка­ ных сеток № 3,5; 3,2; 5 и 6 рассмотрим результаты испытаний раз­ личных типов тканых сеток (табл. 6).

21

дается определенная закономерность уменьшения модуля дефор­ мации с увеличением размера ячеек сеток.

ных элементов на растяжение и изгиб данному вопросу не уделя­ лось достаточного внимания. В связи с этим произвести строгую статистическую оценку влияния деформативности сеток на работу армоцемента на стадии образования и раскрытия трещин не пред­ ставляется возможным.

Результаты исследований автора по указанному вопросу сви­ детельствуют, что при повышении модуля деформации сеток в два раза наблюдается более замедленное раскрытие трещин, чем в элементах, армированных обычными сетками. Более подробно этот вопрос будет освещен ниже.

Определенный практический интерес представляет работа тканых сеток на растяжение при отрицательных температурах. Проведенные автором и Т. М. Котюковой (ЛенЗНИИЭП) иссле­ дования позволяют высказать предварительные соображения в от­ ношении прочности и деформативности тканых сеток при отрица­

22

тканых сеток из высокопрочной стали. Имеющиеся данные свиде­

предел прочности стали сеток по ГОСТ 3826—47, заметно умень­ шается деформативность и повышается сопротивляемость раскры­ тию трещин. Следует заметить, что модуль деформации таких се­ ток значительно выше модуля деформации сеток из обычной стали. Очевидно, это обстоятельство и сыграло решающую роль в изме­ нении динамики раскрытия трещин.

Однако тканым сеткам из высокопрочной стали, а также свар­ ным сеткам присуща повышенная жесткость, что отрицательно сказывается на качестве укладки сеток в криволинейные матрицы. Это обстоятельство в отдельных случаях может иметь решающее значение в части применения их для армирования конструкций.

Экспериментальные исследования, проведенные автором, поз­ воляют сделать вывод, что оптимальными следует считать тканые

их укладкой в матрицы производить правку, т. е. вытяжку из рас­ чета 2 мм на 1 м длины.

§4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУРНЫХ ФАКТОРОВ НА ДЕФОРМАТИВНЫЕ

ИПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА АРМОЦЕМЕНТА

Характеристика степени насыщения и распределения арматуры

Рациональные толщины конструктивных элементов из армо­ цемента обычно не превышают 30 мм. Следовательно, перенесе­ ние методов армирования железобетонных элементов на армоцементные было бы необоснованно.

Сосредоточенное армирование тонкостенных элементов не обес­ печивает нормальных условий их работы, в первую очередь из-за невозможности достижения высокой однородности и стабильности свойств армоцемента.

Рассредоточенное армирование способствует более равномер­ ному распределению усилий по сечению, перекрывает некоторые начальные трещины, сглаживает пики напряжений, повышая тем самым сопротивляемость материала трещииообразоваиию.

23

Одним из типов рассредоточенного армирования цементно-пес- чаного бетона является дисперсное насыщение его ткаными сталь­ ными сетками. При этом может быть достигнуто такое состояние материала, при котором армирующий материал органически стано­ вится третьим компонентом в двухкомпонентной системе бетона'. В данном случае можно рассматривать свойства материала в зави­ симости от влияния каждого из компонентов (цемент, песок, сетка) на прочностные и деформативные характеристики с позиции одно­ родности материала.

где d — диаметр проволоки, см;

а — размер ячейки (или номер сетки по ГОСТ), см; п — количество сеток; б — толщина элемента, см;

/еп р — расчетный коэффициент удельной поверхности арматуры. Если диаметр проволоки сеток остается постоянным, а изме­ няется только величина их ячейки, то между поверхностью сцепле­ ния и коэффициентом армирования будет существовать однознач­ ное соответствие, т. е. поверхность сцепления является универсаль­ ной характеристикой армирования. Так, например, для сетки № 5

и коэффициент армирования для сетки № 8 в 1,5 раза меньше, чем для сетки № 5.

При изменении диаметра проволоки сетки коэффициент арми­ рования изменяется более резко, нежели поверхность сцепления, так как коэффициент армирования пропорционален квадрату диа­ метра проволоки, а поверхность сцепления — первой степени диа­ метра проволоки.

При комбинированных вариантах армирования ткаными сет­ ками и стержнями коэффициент армирования является определяю­ щей характеристикой насыщения бетона арматурой, а коэффи­

где d — диаметр проволоки, см. Эта формула удобна для анализа степени насыщения бетона арматурой.

Для повышения эффективности дисперсного армирования бе­ тона ткаными стальными сетками с & П р^2 Цсм возможно допол-

24

нительное армирование элемента стержнями малого диаметра (rf^4,0 мм). В этом случае мы имеем уже дело с армированием армоцемента, оптимальная толщина элементов которого должна быть не менее 20 мм и не более 30 мм.

При выборе оптимальных вариантов армирования надо учиты­ вать, что тканые сетки с малым диаметром проволоки (0,7 мм) об­ ладают большей поверхностью арматуры, а следовательно, лучше сцепляются с бетоном, что имеет немаловажное значение для ра­ боты армоцемента на стадии трещинообразования и особенно рас­ крытия трещин.

Влияние армирования на деформативные и прочностные свойства армоцемента

Рассмотрим вопрос о влиянии удельной поверхности и коэффи­ циента армирования на прочность и деформативность армоцемента. С этой целью изложим результаты исследований работы армоце­ мента на растяжение при различных сочетаниях (х и Ацр.

Опытные образцы — пластины сечением 80X20 мм, длиной 1000 мм, изготовленные из бетона разной прочности, армировались ткаными сетками, стержнями различных типов и количеств.

Результаты исследований свойств армоцемента на стадии тре­ щинообразования свидетельствуют об определенной закономерно­ сти влияния степени армирования на характер и величину раскры­ тия трещин.

Установлено, что при равной степени армирования образцы с большей поверхностью арматуры имеют отличную от первых кар­ тину трещинообразования. Отличие заключается прежде всего в том, что с увеличением дисперсности армирования образцов в них возникает больше трещин, а раскрытие проходит во взаимосвязи с вновь возникающими трещинами, как правило, на меньшую ши­ рину по сравнению с образцами, армированными сетками с мень­ шей поверхностью арматуры.

вании образцов способствует повышению деформативности армо­ цемента при одних и тех же осредненных величинах ширины рас­ крытия трещин, в основном за счет большего их количества. Ана­ логичные закономерности деформирования армоцемента имеют место и при комбинированном армировании. Однако количественные и качественные показатели деформативности армоцемента комби­ нированного армирования во многом будут зависеть от соотноше­ ния сетчатой и стержневой арматуры и интенсивности армирова­ ния. С увеличением количества сетчатой арматуры деформатив­ ность армоцемента при растяжении повышается и наоборот.

При этом под деформативностью следует понимать характери­ стику трещиноватости армоцемента. Количественная же оценка деформативности армоцемента того или иного варианта армирова-

25

ния производится путем сравнения деформативных параметров при соответствующих величинах ширины раскрытия трещин.

Следует отметить, что для обеспечения стабильных прочност­ ных и деформативных характеристик армоцемента при растяже­ нии необходимо ограничить степень насыщения цементно-песчаного бетона арматурой с предельными значениями коэффициентов kap и (х, а именно &Пр=^3,5 l/см и [ г ^ 3 % . В СН 366—67 эти ограничения определяются коэффициентом армирования ц^2,5% . , что вполне справедливо, так как максимальная крупность зерен заполнителя бетона принята 5 мм, а в наших исследованиях 2 мм.

Представляет определенный интерес вопрос о влиянии интен­ сивности армирования бетона сетками при постоянном значении

жений над показателями деформативности.

Аналогичная картина наблюдается и при растяжении армоце­ ментных образцов с комбинированным армированием. Различие лишь в степени опережения и абсолютных показателях прочност­ ных и деформативных характеристик армоцемента. Применение арматурных стержней диаметром больше 4 мм, как правило, не обеспечивает хороших результатов из-за пересыщения сетками

чины напряжений благодаря дополнительному армированию армо­ цемента при равных величинах ширины раскрытия трещин а т = = 0,04 мм достигло 25%.

Специальные варианты армирования армоцемента

Для оценки возможности применения в качестве армирующего материала армоцемента тканых сеток с соотношением сторон ячеек 1 :3 были изготовлены и испытаны серии образцов на растяжение, сжатие и изгиб. Одновременно исследовался вопрос о целесооб­ разности армирования бетона ткаными сетками из высокопрочной

ствующих поперечных проволок.

26

В табл. 7 представлены параметры изготовления и результаты испытания опытных серий образцов. Приведенные результаты ин­ тересны тем, что для указанных типов сеток предварительно были получены прочностные и деформативные характеристики прово­ локи. Каждый вариант армирования предусматривал девять об­ разцов размером 1000X80x20 мм, предназначенных для испыта­ ний на растяжение и изгиб, а также призменные образцы разме­ ром 80X80X20 мм для испытания на сжатие.

Таким образом, данные исследования позволили комплексно рассмотреть ряд вопросов работы армоцемента специального ар­ мирования при различных видах напряженного состояния. На ос­ новании полученных данных представляется возможным сделать выводы о целесообразности применения в качестве армирующего материала проволоки, а также тканых стальных сеток с прямо­

практически мало отличается от сопротивляемости образцов, арми­ рованных ткаными сетками с квадратными ячейками. Например, для образцов серии А значения условных напряжений на стадии

нить тем, что деформативные характеристики тканой сетки с ячей­ ками 1 :3 значительно ниже, чем у сетки с квадратными ячейками.

Аналогичная картина наблюдается и в образцах серий Б и Г. Армирование бетона только проволокой с обеспечением одинако­ вых или близких значений степени армирования позволяет получить достаточно высокие характеристики условных напряжений трещииообразования. Все это свидетельствует об определенных возмож­ ностях различного типа тканых сеток для армоцемента.

Применение тканых сеток № 3,5 диаметром 0,68 мм, изготов­

= 0,05 мм, напряжения образцов серии Г на 30% выше, чем образ­

трещин в армоцементных образцах деформативность сеток имеет немаловажное значение.

В подтверждение этого можно привести данные о работе армо­ цементных образцов, армированных сеткой № 5 0 0,7 мм с теми же параметрами армирования, что и образцы серии А, но армиро­ ванные наклепанной сеткой № 5 0 0,7 мм. Механический наклеп сетки производился путем 20-кратного растяжения усилием, состав-

27

раскрытия трещин я т = 0,05лш для образцов, армированных шестью наклепанными сетками № 5 0 0,7 лщ, достигают а т р = 85 кГ/смг, что на 25—30% выше, чем для образцов серии А.

Определенный интерес представляет последняя стадия работы армоцемента при растяжении, т. е. стадия, предшествующая раз­ рушению.

Разрушение образцов, армированных только продольными про­ волоками, начинается с продольного торца; при этом в результате слабого воздействия армирования на участки бетона, расположен­ ные по продольным торцам, происходит сдвиг, т. &. нарушается

Появление продольной трещины объясняется различной способ­ ностью к деформированию неармированного и армированного бе­ тона. Отношение напряжения, соответствующего раскрытию тре­ щины до а т = 0 , 0 5 мм, к пределу прочности для образцов, армиро­ ванных проволокой, составляет 0,85—0,90.

Таким образом, стадия раскрытия трещин в указанных образ­ цах очень ограничена и практически определяется прочностью ар­ моцемента. Для образцов, армированных сетками, упомянутое со­ отношение в среднем составляет 0,7—0,75, что определенным обра­ зом ограничивает выбор расчетных характеристик для образцов, армированных проволокой, при растяжении.

Характер разрушения образцов, армированных ткаными сет­ ками с прямоугольными ячейками, аналогичен разрушению образ­ цов, армированных обычными сетками. Единственное отличие за­ ключается в деформативности, а именно — в большом шаге трещин и большей величине раскрытия при равных напряжениях.

Влияние армирующих сеток на работу армоцемента при сжатии сказывается следующим образом. Максимальное увеличение призменной прочности армоцемента по сравнению с неармированным

Для исключения случаев расслоения бетона СН 366—67 рекомен­ дует понижающий коэффициент условий работы /п с д к расчетному сопротивлению сеток сжатию в зависимости от коэффициента ар­ мирования.

Чтобы изыскать пути экономии армирующего материала, целе­ сообразно рассмотреть возможности неравномерного армирования

30