Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
2. Значительные деформации растянутого бетона установлены при испытаниях с использованием приборов на малой базе. Так в опытах [7] были применены тензодатчики с базой 20 мм. Деформации растянутого бетона над трещиной в опытных балках достигли (260-280) • 10"5. В сравнении с этими деформациями результаты измерений в опытах Авестона и Силлвуда (табл. 7.1) не выглядят чрезмерно большими. В этих
Таблица 7.1
Данные испытаний дисперсно армированных бетонных элементов
Характеристики опытных образцов и исследуемые параметры Единица измерения Данные измерений
Диаметр армирующих элементов (стальной проволоки) MM 0,132
Объемное содержание армирующих элементов (проволок) в бетонной матрице % 8,4
Удельная поверхность контакта проволок с бетоном MM"1 2,55
Расстояние между трещинами после завершения трещинообразования MM 0,6
Деформации непосредственно перед началом трещинообразования - 80 • 10"5
То же при завершении трещинообразования - 140 • 10"5" опытах, как уже отмечалось, расстояние между трещинами составляло в среднем 0,6 мм. Можно допустить, что перед образованием трещин пики деформаций (которые появлялись в местах будущих трещин) располагались достаточно близко друг к другу, что в свою очередь повлияло на увеличение средних удлинений бетона.
3. В опытах Лоссье и Фери, результаты которых приведены в книге В.И. Мурашова [б], установлено влияние на предельную растяжимость бетона расстояния от арматуры до грани бетона, на которой измерялись деформации. Опыты осуществлялись над центрально-растянутыми квадратного сечения призмами со сторонами от 3x3 до 9x9 см с одним центрально расположенным стержнем диаметром 10 мм. При уменьшении расстояния до арматуры удлинение бетона увеличивалось и значительно превышало деформации при растяжении неармированного бетона. В рассматриваемых опытах [2] наибольшее расстояние от грани бетона до поверхности арматуры (волокон) составляло (c-dJ/2 = 0,13 мм, т.е.величину, равную одному df причем и в опытах Лоссье и Фери наибольшие предельные деформации бетона зафиксированы при расстоянии от стержня, составляющему d .
Таким образом, соображения об увеличении предельной растяжимости бетона в дисперсно армированных элементах при увеличении удельной поверхности Sf ие лишены оснований. Однако, для того чтобы армирующие волокна могли влиять на де-формативность бетона, они сами должны обладать способностью воспринимать значительную часть нагрузки, прилагаемой к элементу.
В.В. Михайловым [5] рекомендовано учитывать увеличение растяжимости бетона в том случае, когда упруго работающий сердечник (или кондуктор) воспринимает усилие, составляющее 60-70 % от общей нагрузки на конструкцию при образовании трещин. В опытах Авестона и Силлвуда [2] отношение N/(N + Nb) в начале образования трещин составляло 0,54.
Определим значение коэффициента армирования при Ns = 0,5(N5 + Nb), исходя из равенства:
°>5(?ьыеfFf + ?btuEbFb) = EbtuEfFf или
0 Д ?f Iif + Eb (1- Iif)] = Ef Hf (7.3)
При Ef= 2 • 106 кгс/см2, модуле деформации бетона (с учетом неупругих деформаций) Eb = 0,75Eb, бетоне класса В25 получим \if= 0,103. Заметим, что в обычных
железобетонных и сталефибробетонных конструкциях ц = 0,005...0,03.
В опытах Авестона и Силлвуда нагрузке, соответствующей началу трещинообра-зования, отвечают значительные растягивающие напряжения оы. На этом этапе работы напряжения в композите составили Oy = 250 кгс/см2. В соответствии с правилом смеси
°с = + (7.4)
При є = 80 • 10"5; E = 2 • 106 кгс/см2; а = 1600 кгс/см2; ц = 0,084 растягивающее
J л J
напряжение в бетоне составляет оы = 126 кгс/см^.
Столь большие напряжения растяжения бетона требуют осмысления, но сам факт повышения прочности бетонной матрицы в данной ситуации считаем вполне возможным, принимая во внимание следующие соображения:
во-первых, дисперсная арматура при достаточно больших \xf и небольших расстояниях между волокнами при развитой поверхности их контакта с бетонной матрицей оказывает, по-видимому, определенное влияние на процессы кристаллизационного формирования структуры этой матрицы (в условиях стесненного объема твердеющего бетона), в том числе и приводит к уплотнению этой структуры непосредственно в зоне контакта. Так в работе И.А. Лобанова [4] экспериментально показано повышение микротвердости (а значит и прочности) бетона в зоне его контакта со стальным волокном. По мнению И.А. Лобанова прочность контактной зоны составляет (1,5-2)*,,
а величина контактной зоны 8 = 0,2-0,6 мм (в опытах [4] исследованиям подвергался фибробетон с диаметрами фибр более 0,3 мм). Таким образом, следует полагать, что, чем больше доля объема контактной зоны в общем объеме бетона (что достигается при уменьшении расстояния между волокнами), тем прочность бетона должна быть выше;
во-вторых, наличие фибр меняет условия развития микротрещин. Они развиваются более устойчиво. Расстояния между волокнами в опытах Авестона и Силлвуда составляли 0,4 мм, т.е. они (эти расстояния) были меньше в сравнении с размерами (длиной) критических трещин, которые по данным [1], [8] для цементного камня-раствора составляют примерно 1-5 мм. В этой ситуации возникают условия, обеспечивающие более эффективное блокирование роста трещин и повышения уровня критической нагрузки, так как при встрече трещин с более жестким материалом возможна остановка этих трещин. Кроме того, можно полагать, что высокие уровни дисперсности армирования оказывают также определенное влияние на формирование порово-го пространства бетона, уменьшая размеры наиболее крупных пор в стесненных объемах бетона между волокнами.
