Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Как видно из табл.4.2, приведенные данные вполне удовлетворительно описывают эффект упрочнения бетона фибрами на стадии трещинообразования. Видно также, что повышение трещиностойкости бетона зависит не только от объемного содержания арматуры JUf, но также в значительной мере от уровня дисперсности армирования бетона, обусловливаемого изменением величины диаметров используемых фибр [13]. Вполне очевидно (см. табл.4.2), что податливость фибр по мере увеличения их количества на единицу площади расчетного сечения (при соответствующем уменыиеннии диаметров фибр) в момент возникновения трещины в бетоне существенно снижается, что в свою очередь приводит к повышению уровня трещиностойкости. Наряду с этим, анализ данных показывает, что уровень трешнностойкости зависит также от соотношения между геометрическими параметрами фибровой арматуры (дисперсности армирования) и размерами критических трещин, связанными, как было показано выше, с уровнями однородности бетона. Чем более однородна бетонная матрица и чем выше уровень дисперсности армирования (т.е. чем меньше диаметр фибровой арматуры), тем выше при прочих равных условиях предел трещиностойкости фибробетона.
Характер изменения несущей способности фибробетонных плит при изгибе в зависимости от их толщины был исследован экспериментально. Моменты, соответствующие разрушению плит из сталефибробетона, были получены по результатам исследований образцов из бетона класса В22,5 (маркиЗОО), армированных фибрами периодического профиля из низкоуглеродистой проволоки диаметром 1мм и длиной 100мм [5]. Толщина образцов плит из сталефибробетона составляла 10, 20, 50, 100 и 200мм, пролет их изменялся от 200 до 1000мм. Испытания производились сосредоточенной нагрузкой, приложенной в середине пролета плит. Для железобетонных плит (аналогов), рассчитанных по СНиП 2.03.01-84, принят тот же класс бетона и арматура без преднапряжения с сопротивлением разрыву 350МПа. Расход стали для железобетонных и сталефибробетонных плит принят одинаковым 1,5% объема бетона.
Испытания показали, что при толщине плит до 70мм сталефибробетон в рассматриваемых условиях по прочности не уступает железобетону (рис.4.2); как отмечалось ранее (см. рис.3.28), при толщине плит менее 70 мм замена железобетона сталефибробетоном снижает материалоемкость конструкций, сокращает расход стали и бетона [5]. По мере уменьшения толщины плит из сталефибробетона их
удельная несущая способность возрастает, так как увеличивается число фибр, ориентирующихся параллельно плоскости плиты. Поэтому применение фиброармированных материалов целесообразно прежде всего в тонкостенных элементах конструкций, особенно в конструкциях пространственной формы со сложным геометрическим очертанием.
Рис. 4.2. Предельные моменты, воспринимаемые плитами различной толщины
1 — из сталефибробетона; 2—из железобетона
Л -V е>
170
160
150
140
130
120
S S 110
ь 100
S 90
сц
с 80
<
Z 70
S
=г 60
сц о 50
H 40
30
20
10
0
Z
И
10 20 30 40 50 60 70 80 90
ПРЕДЕЛЬНЫЕ МОМЕНТЫ, Kh м Таблица 4.3
Данные испытаний на изгиб опытных образцов из неармированного бетона, железобетона, сталефибробетона и с комбинированным армированием
Марка образцов Фибровая арматура Стержневая арматура Моменты, воспринимаемые образцами, Кн м
диаметр, MM длина, MM К, диаметр, MM Hl ^2 M сгс при асгс=0,05мм M U
Б — — — — — — — 1,68 — 1,68
ЖБ — — — 10 0,015 0,005 0,02 1,25 1,50 5,25
ФБ-0,3 0,3 25 0,02 — — — -- 2,25 2,80 3,47
ФБ-1,2 1,2 120 0,02 — — -- — 1,80 2,00 5,25
ФЖБ-0,3 0,3 25 0,02 10 0,015 0,005 0,02 — 7,40 10,12
ФЖБ-1,2 1,2 120 0,02 10 0,015 0,005 0,02 — 4,00 9,75
Примечание: JX1', ц2; ц0 — проценты армирования, соответственно в рабочем направлении, по распределительной арматуре и общий; Mcrc — момент, соответствующий перелому графика зависимости деформаций растянутой грани образцов от момента; Mu—момент, соответствующий разрушающей нагрузке; асгс— ширина раскрытии трещин.
Наблюдения показали, что прочность нормальных сечений железобетонных балок в зоне действия максимальных моментов, как правило, выше, чем сталефибробетонных, при одинаковых размерах сечения конструкций и при равном расходе фибр и растянутой стержневой арматуры. В табл. 4.3 приведены результаты испытаний шести серий опытных образцов, включая образцы из неармированного бетона (Б), сталефибробетона (ФБ-0,3 и ФБ-1,2), железобетона (ЖБ) и с комбинированным армированием (ФЖБ-0,3 и ФЖБ-1,2) [5].
Образцы изготавливались из бетона класса 22,5 с размером сечения 250x100мм и длиной 500мм. Среднее число фибр в сечениях образцов изменялось от 0,5 в верхней части до 1,8 в нижней на 1см2 сечения (образцы ФБ-1,2), а также от 12 до 20 (образцы ФБ-0,3). Для армирования растянутой зоны железобетонных образцов, а также образцов с комбинированным армированием применялись сварные сетки из стали класса A-I. Образцы загружались по балочной схеме при пролете 450мм двумя сосредоточенными силами. Как видно из табл.4.3, в ряде случаев эффективным является комбинированное армирование: сочетание фибр с традиционной стержневой арматурой. При этом прочность образцов повышается примерно в 2 раза с увеличением общего расхода арматуры. При одинаковом расходе арматуры и фибр в образцах их несущая способность примерно одинакова. Применение фибр повышает прочность бетона в образцах не только по нормальным, но и по наклонным сечениям, что отдаляет момент образования наклонных трещин и повышает сопротивление срезу сжатой зоны бетона над трещиной.
