Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




18.06.2018


18.06.2018


18.06.2018


18.06.2018


15.06.2018


09.06.2018


09.06.2018


09.06.2018


08.06.2018


07.06.2018





Яндекс.Метрика
         » » Усталостная прочность шлакощелочного бетона

Усталостная прочность шлакощелочного бетона

31.03.2016

Однородность структуры шлакощелочного бетона и отсутствие концентрации напряжений в контактных зонах подтверждаются не только высокими показателями пределов прочности при сжатии и изгибе, но и результатами, полученными в случае испытания образца на усталость при изгибе. Испытания осуществляли на малогабаритной установке вибрационного типа, сконструированной на основе принципиальной схемы установки XАДИ, где устройство, имитируя работу упругого основания под дорожным покрытием, частично восстанавливает остаточную деформацию образца в течение промежутка времени между приложениями нагрузок. В период действия нагрузки обеспечивается беспрепятственный изгиб образца, т. е. сохраняется статически определяемая схема работы балки на двух опорах, а амплитуда напряжения в образце при постоянной амплитуде нагрузки не изменяется с увеличением количества ее приложений.
Исследовали образцы-балочки из мелкозернистого бетона на карбонатном и силикатном щелочных компонентах по схеме четырехточечного изгиба с пролетом 120 мм. База испытаний — 2 млн циклов, характеристика цикла нагружения ρ = σmin/σmax — 0,5, частота приложения нагрузки — 1300 циклов в минуту. Параллельно испытывали равнопрочные бетонные образцы на портландцементе.
В результате для каждого вида бетона получено уравнение усталостной прямой, рассчитан относительный предел выносливости и границы 95 %-й доверительной области долговечности бетона при различных уровнях напряжения (табл. 3.11).
Усталостная прочность шлакощелочного бетона

Опорными точками для построения графиков усталостных прямых (рис. 3.16) послужили значения уровня напряжения при Ig N = 3 и Ig N = 6,301. Ордината второй точки соответствует относительному пределу выносливости бетона при изгибе на базе 2 млн циклов. Установлено, что при напряжении, равном пределу выносливости бетона, на диаграмме «σ — Ig N» должен наблюдаться явный перелом, обусловленный переходом от сравнительно быстрого механизма обычного усталостного разрушения связей, имеющих адгезионную, вязкую или вибровязкую природу, к механизму разрушения чисто химических связей. Поэтому принято считать, что образец, выдерживающий 2 млн циклов динамического нагружения, не разрушится при бесконечно большом количестве циклов нагружения.
Усталостная прочность шлакощелочного бетона

Исследуемые бетоны имеют близкие значения относительного предела выносливости: 0,647 — у бетона на основе карбонатного щелочного компонента, 0,611 — на основе силикатного и 0,624 — у цементного бетона. Это свидетельствует о том, что процесс усталостного разрушения в равнопрочных бетонах на шлакощелочном и цементном вяжущих происходит без существенных различий.
В условиях приложения многократно повторной динамической нагрузки процесс микротрещинообразования начинается в контактных зонах искусственного камня с мелким заполнителем, поэтому значительное влияние на его протекание оказывает поверхностно активная жидкая фаза. Очевидно, что все факторы, способствующие увеличению статической прочности бетона при изгибе, повышают и усталостную прочность при данном виде напряженного состояния.
Наиболее высокое значение относительного предела выносливости у бетона на основе карбонатного щелочного компонента можно объяснить повышенной прочностью контактных зон искусственного камня с мелким и крупным заполнителями и присутствием свободной щелочи в шлакощелочном камне, которая в условиях облегчения доступа поверхностно активной жидкой фазы в устья вновь образующихся микротрещин способствует залечиванию микроповреждений и трещин. В цементном бетоне при многократно повторном нагружении межмолекулярная вода, препятствуя закрытию трещин при разгрузке, выполняет расклинивающую деструктивную функцию.
Большое количество стеклофазы в составе вяжущего и хрупкий характер разрушения бетона на основе силикатного щелочного компонента обусловливают наиболее низкий, из рассматриваемых бетонов, предел выносливости.
Другая характерная точка диаграммы «σ — Ig N» — пересечение усталостной прямой с осью ординат при ее экстраполировании в области Ig N = 0/3. По мнению авторов работ, наиболее полно исследовавших усталостное разрушение при изгибе, усталостная прямая пересекает ось напряжений в точке, совпадающей со значением динамической прочности бетона при данной скорости нагружения. У шлакощелочного бетона гипотетическое превышение статической прочности при N = 1 составляет 14,8 % — при использовании карбонатного щелочного компонента и 13,3 % — при использовании силикатного щелочного компонента, у цементного бетона соответствующий показатель равен 13,7 %.
Известно, что динамическая прочность при изгибе, главным образом, зависит от вязкопластических свойств материала. Очевидно, с этим обстоятельством связано максимальное значение гипотетической динамической прочности у щлакощелочного бетона на основе карбонатного щелочного компонента и минимальное — у бетона на основе силикатного щелочного компонента, характеризующегося хрупким характером разрушения. Однако разница между минимальным и максимальным значениями составляет всего 1,5 %.
Регрессивный анализ усталостной прямой позволил определить границы 95 %-й доверительной области и дисперсии долговечности образцов (см. табл. 3.11).
Как следует из расчетных данных, минимальной дисперсией долговечности характеризуется шлакощелочной бетон на силикатном щелочном компоненте, что подтверждает высокую однородность его структуры. Дисперсии долговечности образцов из шлакощелочного бетона на карбонатном щелочном компоненте и цементного бетона имеют близкие значения, не превышающие (6—7)*10в-3.
Таким образом, можно утверждать, что при многократно повторном динамическом нагружении бетона изгибающей нагрузкой сохраняются зависимости прочностных характеристик от его структуры, выявленные при нагружении кратковременной статической нагрузкой. Долговечность конструкций из шлакощелочного бетона по критерию выносливости не уступает долговечности конструкций из равнопрочного цементного, бетона, а с учетом возможностей свободной щелочи в периоды «отдыха» конструкции залечивать микроповреждения и трещины в шлакощелочном бетоне, срок службы последнего возрастает.