Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
II этап (окончание процесса образования трещин). На этом этапе наступает стабилизация трещинообразсвания, т.е. все основные трещины образованы и расположены с шагом, примерно равным Icrc (среднее расстояние между трещинами).
Для обычных центрально-растянутых железобетонных элементов NZr ~ Nerrr (Nrrri Nrrr — усилие начала и соответственно окончания процесса об-
Lf L Lf L Lf L Lf L
разования новых трещин). Первая трещина образуется в самом слабом сечении, вторая в более прочном и т.д. Но когда трещин немного, отличие в прочности бетона в этих сечениях незначительное.
В дисперсно армированных бетонах трещин существенно больше. В рассматриваемых выше опытах, как отмечалось, расстояния между трещинами составляли всего 0,6 мм. Это означает, что практически весь элемент рассечен серией параллельных трещин. Если считать, что в самом слабом сечении
R^=RcbfedH(l-lMCv),
а в самом прочном, по которому прошла трещина Rlf04ti' = Rlfedli', то при коэффициенте изменчивости Cv = 0,135 отношение Rlf04ti'IR^ = 1,28 . Этим можно в значительной мере объяснить различие между Necrc (а =310 кгс/см2) и Ncrc (а = 250 кгс/см2) в опытах Авестона и Силлвуда, для которых указанное отношение составляло
NecrcINlc= 1,24.
В диапазоне нагрузок N^rc <N< Ncrc существенное влияние на процесс трещинообразования может оказать то обстоятельство, что каждой трещине, чтобы стать сквозной, приходится преодолевать большое количество препятствий в виде «пересечений» с волокнами (фибрами).
III этап (раскрытие образовавшихся трещин). Оценим расчетом ширину раскрытия трещин в рассматриваемых опытных образцах [2] после стабилизации трещинообразования. Анализ показал, что близкие к опытным результатам значения расстояний между трещинами Icrc (l°rctm = 0,6 мм ) можно получить, пользуясь формулой ЕКБ-ФИП [3]:
Icrc = 2(а +с/10) +KxK2d / Ji (7.5)
где а — толщина защитного слоя бетона до поверхности арматуры; с — расстояние между стержнями арматуры;
Kj — коэффициент, характеризующий качество сцепления арматуры с бетоном; для гладких стержней Kj =0,8;
K2— коэффициент, отражающий влияние формы эпюры напряжений; при центральном растяжении K2 = 0,25. При d = 0,132 мм, ^ = 0,084, a = d, с = 3d по формуле (7.5) Icrc = 0,66 мм.
Формула (7.5) интересна еще и тем, что в ней в явном виде учитывается расстояние между стержнями арматуры «с». С уменьшением «с» уменьшается Icfvt а значит и ширина раскрытия трещин.
Для оценки раскрытия трещин также воспользуемся подходом ЕКБ-ФИП [3], учитывая, что в формулах действующих отечественных норм и рекомендаций ширина раскрытия трещин определялась без учета в явном виде расстояния между трещинами — / :
crc
^crc Icrc ? (7*6)
где
Ef = а, [1 - A P2 (Ps,re losf]IEs (7.7)
где а напряжение в арматуре, определенное как для элемента с трещинами
при N = A^ ;
~ crc
Py — коэффициент, характеризующий качество сцепления арматуры с бетоном: P7 = 1/2.5 Kft
P2 — коэффициент, отражающий влияние длительности нагружения; для кратковременных испытаний P2 = 1.
При эксплуатационных нагрузках можно принять а = 0 JR = 4200 кгс/см2. При этом / = 0,6 мм, P = 1) по формуле (7.6) а = 0,0016 мм. Такая ширина раскрытия
CfC * CfC
трещин видна только с помощью увеличительного прибора. При этом из формул (7.5)...(7.7) видно, что варьируя df и р можно получить сколь угодно малую величину
асгс (имея ввиду, что а ~ dt с = 0,5df^n/jUf ).
Величина средних деформаций арматуры ecf учитывается и при определении перемещений. Это означает, что увеличивая за счет дисперсности усилие образования трещин Nrrr и соответствующее напряжение а, можно в определенной степе-
C-AC- Sm CKC
ни уменьшать перемещения (увеличивать жесткость элемента).
IV этап (начало разрушения элемента). Как бы ни была мала ширина раскрытия сквозной трещины в сечении с трещиной все усилие воспринимается арматурой (фибрами). Разрушение элемента (потеря несущей способности) происходит по одному из таких сечений, в котором из-за изменчивости прочности суммарное сопротивление фибр наименьшее. После начала текучести арматуры раскрытие трещины в данном сечении быстро растет. Если условно считать, что прочность стальных волокон-фибр (в отличие от стеклянных) практически не зависит от величины их диаметров, то несущая способность сталефибробетонных элементов при заданном коэффициенте армирования также не является функцией диаметров используемых волокон.
Таким образом, существует возможность получить сталефибробетон, работающий вплоть до разрушения без видимых трещин. Вместе с тем, наиболее важный эффект от увеличения удельной поверхности Зу.волокон связан со значительным увеличением работы, которую необходимо затратить на трещинообразование при загружении подобного материала, что в свою очередь обусловливает возможность заметного повышения его эксплуатационных качеств, в том числе морозостойкости, водонепроницаемости и других важных характеристик. Литература
1. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения. M.: Стройиздат. 1982. — 196с.
