ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

По современным представлениям бетон является капиллярно-пористым, упруго-вязкопластичным материалом, поведение которого при быстром (мгновенном) нагружении подчиняется закону Гука, а при воздействии длительно действующих нагрузок возникают неупругие деформации ползучести.

В настоящее время еще нет единой теории, объясняющей физико-химическую основу явления ползучести. Ползучесть зависит от ряда факторов.

При низких уровнях обжатия - это вязкость, изменение влажности в процессе высыхания и воздействия внешней нагрузки, капиллярные явления и другие факторы. При высоких уровнях обжатия существенное влияние оказывает образование и развитие микротрещин.

Для определения деформаций усадки и ползучести мелкозернистого бетона были изготовлены и испытаны три серии образцов, отличающихся составом бетона. На основании опытных данных были приняты составы бетона на песках с различными модулями крупности: i серия -М _к = 2.0-2.2; ii серия - М _к = 1.5-1.6; iii серия- М _к-2.5-2.6.

В качестве вяжущего для приготовления мелкозернистого бетона применялся цемент Подольского опытного завода.

Деформации усадки и ползучести определялись на бетонных образцах-призмах размером 100х100х400 мм. Каждая серия состояла из 24 призм и 24 кубов.

Для определения деформаций ползучести применялись пружинные испытательные устройства в соответствии с ГОСТ 24544-81. Длительность наблюдений составляла 300-370 суток. Варьировались уровни начальных напряжений = 0.27-0.71 и возрасты загружения бетонаt= 14 и 28 суток.

При сравнивании деформаций усадки и ползучести мелкозернистых бетонов в экспериментах определялись следующие величины:

- - характеристика ползучести;

- - предельное значение характеристики ползучести к моменту ее затухания;

- - мера ползучести бетона;

- - предельная мера ползучести к моменту ее затухания;

- - предельная относительная деформация усадки к моменту ее затухания.

Для вычисления условно предельных значений относительных деформаций усадки и ползучести использовалась методика ГОСТ 24544-81.

Для этого определялись средние значения деформации усадки и ползучести в различные периоды времени, их дисперсии, корреляционные моменты и коэффициенты корреляции. Затем строились линии регрессии в виде . По этим линиям вычислялись предельные значения деформаций усадки и ползучести, а также по ним можно рассчитать деформации усадки и ползучести в различные моменты времени.

Предельные значения относительных деформаций усадки и ползучести приведены в таблице:

Анализируя результаты, отчетливо можно проследить границу линейной и нелинейной ползучести при напряжениях в бетоне, примерно равныхs_б=0,5r_пр. Например, при увеличении уровня напряжений с 0,34 до 0,48 деформации ползучести возросли на 9%, а при увеличении уровня напряжений с 0,48 до 0,71 деформации ползучести возросли на 60%.

Для описания нелинейных деформаций использовались предложения Н.Х. Арутюняна [1] и И.И. Улицкого [2]:

(1)

гдеs_б(t)>0,3r_пр- действующие в бетоне начальные напряжения;

m- параметр нелинейности, определяемый опытным путем или по [2].

Полные деформации при переменных напряжениях можно определить по формуле:

(2)

Закон изменения напряжений во времени принимаем по аналогии с линейной задачей:

(3)

Меру ползучести записываем по теории упруго ползучего тела:

(4)

Считая, что для достаточно больших моментов времени наблюдения деформации ползучестиt-t=Ґ, после интегрирования получаем:

(5)

Составляя условие равновесия и совместности дополнительных деформаций бетона и арматуры, вызванных процессами усадки и ползучести, можно определить дополнительные напряжения в арматуре и в бетоне от усадки и нелинейной ползучести, потери предварительного напряжения от усадки и ползучести, а также оценивать напряженно-деформированное состояние элементов.

Используя описанный способ определения деформаций в бетоне при проектировании бетонных конструкций, можно значительно повысить их прочность и долговечность, избежать нежелательных явлений в процессе эксплуатации конструкций, в ряде случаев аварийных ситуаций.