Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
и определим таким образом коэффициент повышения трещиностойкости бетона за счет введения в него фибрового армирования:
Знаменатель полученого выражения для Xcrc при G ->7ia\\-v2 JfEfb стремится к нулю, а при дальнейшем его возрастании меняет знак. Указанное обстоятельство следует, по-видимому, понимать так, что при G >яа(і-V2^Efb рост начальных дефектов в виде трещин становится невозможным без разрыва армирующих волокон. Естественно, что при этом разрушение (при условии равнопрочности волокон) может приобрести ярко выраженный хрупкий характер.
Как показали расчеты Xcrc становится мнимым, в частности, при df<0,01cM и Jif >0,02, т.е. при достаточно тонких диаметрах фибр и высоком их содержании в бетоне. В подобной ситуации уместно еще раз обратить внимание на параметры, относящиеся к критериям дисперсного армирования:
- параметр 1 — это величина Zc1 = 4Jdf (отношение поверхности волоокн к их объему). Чем меньше диаметр волокон df, тем больше к1 и, соответственно, тем больше при прочих равных условиях значение а в выражении (4.6).
- параметр 2 — это величина Zc2 = k^jif = 4JifIdf (поверхность волокон в единице объема композита). Чем больше параметр к2, тем больше жесткость связи Efbred , обеспечиваемой фибрами, пересекающими единицу площади трещины (см. выражение (4.5)), тем соотвественно выше усилие Q, т.е. сопротивление, которое способны оказать фибры, пересекающие трещину (см. выражение (4.4)). При этом возрастает также величина энергии Uf отражаемая формулой (4.7).
- параметр 3 — величина Zc3 = k2lf = 4JifIf Jdf (поверхность волокон в объеме композита, размеры поперченого сечения которого равны единице, а длина равна If Как видно, параметр /с включает три важные характеристики композита:
Анализ показывает, что с увеличением IfJdf можно получить равноценный результат при более низких значениях jxf. Предельная ситуация соответствует дисперсному армированию с непрерывными и направленно ориентированными волокнами. Вместе с тем, в данном случае отпадает возможность получения фиброармиро-ванной бетонной смеси непосредственно в бетоносмесителе. Возникает постоянная проблема, имеющая отношение к поиску компромиса между технологией и конструированием реальных изделий и конструкций.
Важно отметить, что для традиционных технологий значение JifIfIdf ограничено и является величиной относительно постоянной (const). Это следует из опытных данных [6], которые показывают, что насыпная масса стальных фибр круглого сече-ния YHac =35df/lf (т/м3), т.е., например, при If /df = 100 объемное содержание фибр в этой массе составит 0,35:7,85 т/м3 ~ 4,4%.
(4.8)
4 4 jit If
• ¦ • ¦ • а
df df di Предельное содержание фибр, допустимое из условия получения однородной смеси в бетоносмесителе меньше и в этом случае необходимо обеспечить условие fitlf/df < 2...2,5. Как видно, в данном случае при том же значении lfjdf =100 предельное значение ^составляет 2...2,5%. Повышение этого показателя возможно в случае применения для этих целей других технологий, например, ротационной.
Тем не менее, варьирование значениями IfJdf и JLif в допускаемых пределах целесообразно даже при традиционных технологиях.
Возвращаясь к результатам анализа пределов трещиностойкости сталефибро-бетона, отметим, что следствия, вытекающие из формулы (4.8) и говорящие о том, что с уменьшением диаметров волокон и повышением их содержания в бетоне может существенно измениться характер разрушения материала, не оказаваются неожиданными и согласуются с данными теоретических и экспериментальных исследований, рассмотренными ниже (главы 7 и 8).
Таблица 4.2
К определению значений коэффициентаЯ
Mt Efb, МПа а, 1/см Efh ., МПа fb.red 1 G, 1/МПа Ко =P Vp* при 2а
0,4см 0,5см 1,0см 4,0см
d = 0,03см
0,01 3,17-Ю4 10,07 0,796 -Ю4 4,698-Ю"6 1,18 1,14 1,08 1,05
0,02 3,34-104 10,07 1,592-104 7,936-Ю"6 1,40 1,30 1,15 1,10
0,03 3,51-Ю4 10,07 2,388-104 10,350-10"6 1,69 1,49 1,23 1,14
0,04 3,68-104 10,07 3,184-104 12,067-Ю"6 2,10 1,71 1,31 1,15
d = 0,06см
0,01 3,17-Ю4 5,04 0,398 -Ю4 2,378-Ю"6 1,09 1,07 1,05 1,03
0,02 3,34-104 5,04 0,796-Ю4 4,180-Ю"6 1,20 1,16 1,11 1,06
0,03 3,51-Ю4 5,04 1,194-Ю4 5,555-Ю"6 1,31 1,25 1,16 1,10
0,04 3,68-Ю4 5,04 1,592-104 6,606-Ю"6 1,42 1,34 1,21 1,13
d = 0,12см
0,01 3,17-Ю4 2,52 0,199-104 1,206-Ю"6 1,06 1,05 1,04 1,03
0,02 3,34-Ю4 2,52 0,398-104 2,145-Ю"6 1,12 1,11 1,08 1,06
0,03 3,51-Ю4 2,52 0,597-Ю4 2,881.10"6 1,18 1,16 1,12 1,09
0,04 3,68-Ю4 2,52 0,796-104 3,460-Ю"6 1,24 1,21 1,16 1,12
В табл.4.2 приведены результаты определения по формуле (4.8) коэффициентов Acrc, вычисленных для разных коэффициентов армирования бетона фибрами диаметром от 0,03 до 0,12см. При этом принято lf/df =100, Ef = 2-105/W/7a ; Eb =3 -Ю4 МПа ; п=А/Апгп =10. Выбранный диапазон изменения длины трещин 2а
Cf с
(см. табл4.2) включает возможные размеры критических «дефектов» (трещин) для бетонных матриц с различным уровнем их однородности. Анализ [4, 7] экспериментальных данных показывает, что в зависимости от крупности заполнителя в бетонах размеры критических трещин могут изменяться в пределах примерно 0,4-4,0см. Чем менее однороден бетон, тем соответственно больше длина критической трещины. В порядке условного разграничения можно принять, что для бетонных матриц с высоким содержанием цемента (практически для цементного камня) длина критической трещины составляет величину порядка 0,4см, для обычных мелкозернистых бетонов — 0,5-1,0 см, а для рядовых крупнозернистых бетонов — примерно 4 см.
