Перейти на главную  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

Из приведенных выше уравнений получим

растягивающие напряжения при изгибе в момент трещинообразования сжимающие напряжения при трещинообразовании

Коэффициент Пуассона колеблется приблизительно между 0,11 для бетона с высокой прочностью и 0,21 для малопрочных бетонов. Показательно, что соотношение между нормальными прочностями на растяжение исжатие для различных бетонов изменяется подобным образом и примерно в тех же пределах. Таким образом, существует возможность связи между отношением номинальных прочностей и коэффициентом Пуассона. Есть основание предполагать, что механизм, вызывающий возникновение первоначальных трещин при одноосном сжатии и растяжении при изгибе, тот же самый. Природа этого механизма не установлена, но трещинообразование происходит, вероятно, в результате местных нарушений сцепления между цементным камнем и заполнителем.

Конечное разрушение под действием внецентренного сжатия является разрушением либо кристаллов цементного камня при растяжении, либо нарушением сцепления в направлении, перпендикулярном приложенной нагрузке, либо разрушением, вызванным развитием скалывания по наклонным площадкам. Возможно, что предельная деформация является критерием разрушения, но уровень деформации изменяется в зависимости от прочности бетона: чем выше прочность, тем ниже предельная деформация. Некоторые типичные значения приводятся ниже.

Номинальная прочность при сжатии в кгс/см	Максимальная деформация при разрушении

При трехосном сжатии разрушение должно произойти в результате раздробления; механизм разрушения, следовательно, совершенно отличен от описанного выше. Увеличение поперечного обжатия повышает прочность при осевом нагружении, что подтверждается данными рис. 5.11. При очень высокой степени поперечного обжатия были достигнуты крайне высокие прочности (рис. 5.12).

Поперечное растягивающее напряжение влияет аналогично но, разумеется, в обратном направлении. Это положение хорошо согласуется с теоретическими расчетами.

На практике, по-видимому, разрушение бетона наступает при напряжениях, несколько больших, чем те, которые вызывают появление микротрещин, так что конечное разрушение является функцией типа

нагрузки Это представляет интерес при повторной нагрузке -условие, часто встречающееся в практике.

1987

о 70 W 211 281 Напряунвния,перпендикулярные оси эпементавнгс/см2

Рис. 5.11. Влияние поперечных напряжений на осевые напряжения при разрушении цементного камня и раствора

О - цементный камень; Б/Д=0,35; Л - раствор, В/Д=0,4

Напряжения, леюпендииупдрные оси э не мен тс б иге /см 2

Рис. 5.12. Влияние высоких поперечных напряжений на осевые напряжения при разрушении бетона

В работах О. Я- Берга [40, 41] показано, что процесс трещинообразования и последующего разрушения бетона под нагрузкой начинается задолго до достижения его предела прочности при сжатии. {Прим. ред.)

О. Я. Бергом введено понятие «дифференциального коэффициента» поперечной деформации, который вычисляется из условия:

где A8i и А82-приращения продольной и поперечной деформации данной ступени приращения нагрузки До соответственно.

По коэффициенту А1/ устанавливают характерные точки напряженного состояния-/? R\.

После достижения границы микроразрушений дифференциальный коэффици ент начинает увеличиваться, а приращение объема образца уменьшаться. При на пряжениях выше этой границы наступает нелинейная ползучесть, развиваются пластические деформации на кромке сжатой зоны изгибаемых или внецентренно ежа тых элементов, а также происходит разрушение образца при многократно повторяю щейся нагрузке.

Выше границы наблюдается существенное нарушение структуры бетона; остаточные деформации являются псевдопластическими.

Исследованиями Г. И. Писанко [42,43], путем статистической обработки большого

количества экспериментальных данных, подтверждена зависимость Фере =0,5 о

при осевом растяжении;

.2/3

где - предел прочности {Прим. ред.) 12*

а-то же, при сжатии.

Известно, что динамическая прочность бетона должна быть ниже статической прочности, что объясняется образованием и прогрессивным развитием трещин. Бесконечное число повторений может быть выдержано только в том случае, если максимальное напряжение не превышает 50% статической предельной прочности. Это применимо к сжатию и изгибу. Число циклов, которое может выдержать бетон, быстро уменьшается с увеличением максимального напряжения: например, при напряжении, равном 70% номинального предела, приблизительно в 5000 циклах происходит разрушение.

ВЛИЯНИЕ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ

Вертикальное растрескивание в образце под действием одноосного сжатия начинается при нагрузке 50-757о предельной. Это было установлено по измерениям скорости звука в бетоне, а также в результате применения импульсного ультразвукового метода. Напряжение, при котором образуются трещины, зависит прежде всего от свойств крупного заполнителя: применение гравия с гладкой поверхностью ведет к появлению трещин при более низких напряжениях по сравнению с бетоном на щебне. Вероятно, это связано с тем, что механическое сцепление зависит от свойств поверхности и до некоторой степени от формы зерен крупного заполнителя.

Свойства заполнителя влияют на напряжение, при котором начинается образование трещин при сжатии в той же степени, как и на предел прочности при изгибе, так что отношение между этими двумя величинами не зависит от свойств заполнителя. На рис. 5.13 приведены результаты исследований Джонса и Каплана, каждый условный знак на рисунке обозначает различный вид крупного заполнителя. С другой стороны, отношение между пределом прочности при изгибе и пределом прочности при сжатии зависит от вида используемого заполнителя (рис. 5.14), так что, за исключением высокопрочного бетона, свойства заполнителя, особенно структура его поверхности, воздействуют на предел прочности при сжатии намного меньше, чем на предел прочности при растяжении или трещинообразующее напряжение при сжатии.

Влияние вида крупного заполнителя на прочность бетона зависит от водоцементного отношения. Для ВЩ ниже 0,4 применение щебня привело к получению прочности на 38% выше, чем при применении гравия. С повышением ВЩ влияние вида заполнителя на прочность сводится на нет, потому что прочность цементного камня, по-видимому, становится определяющей, и при ВЩ, равном 0,65, не наблюдалось различий в прочности бетонов, изготовленных на гравии или щебне.

Влияние вида заполнителя на прочность при изгибе, вероятно, зависит и от влажности бетона во время испытаний.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113