ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

ПРОЧНОСТЬ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ И РАСКАЛЫВАНИИ

Анализ опытных данных показывает, что прочность на осевое растяжение меньше прочности на растяжение при изгибе. У обычных тяжелых бетонов отношение величины растяжения при изгибе i? p.и к осевому растяжению Rv ко­леблется в довольно широких пределах:

= 1,5-3.

Яр

Увеличение предела прочности на растяжение при из­гибе объясняется пластической растяжимостью бетона пе­ред его разрывом [84]. Отношение между деформациями в момент излома балочки и в момент достижения бетоном напряжения Яр. и может служить мерой увеличения растя­жимости бетона за счет его пластических свойств. При очень быстром проведении опыта пластическая растяжимость может проявиться не в полную меру. Чем медленнее воз­действует нагрузка на балку, тем более благоприятны ус­ловия для развития пластических деформаций и тем мень­ше окажется изгибающий момент. Поэтому, чтобы получи­лись сравнимые результаты, скорость испытания образцов должна быть одинаковой.

Согласно ГОСТу нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью 0,5±0,2 кГ/см2 в секунду вплоть до разрушения образца. Скорость загружения бетона является решающей для его пластической растяжимости. В связи с этим отношение между полной деформацией, соответствующей моменту разрушения балки, и деформацией, при которой возможно появление трещины (кривая сг — е), колеблется в преде­лах от 1,5 до 3.

Рассмотрим процесс деформирования бетона изгибаемой балки вплоть до ее разрушения ( рис. 24).

А. Е. Голиков испытывал образцы размером 15ХІ5Х Х60 см у приготовленные из бетона марки 800. Балки на­гружали двумя грузами, которые прикладывали в третях пролета. Деформации измеряли тензодатчиками сопротив­ления, наклеенными в растянутой и сжатой зонах. Нижнюю

2 4 6 8 10 12 т 16 18 20 Є10' —І 1 і і

> і і >

Рис. 24. Зависимость деформаций бето­на изгибаемого элемента є от действую­щих напряжений а

1 — деформации растянутой зоны по показа­ниям тензодатчиков; 2 — то же, сжатой зоны; 3 — изменение времени прохождения ультра­звука Kt в растянутой зоне

Зону балок прозвучивали вдоль растянутых волокон ультра­звуковым аппаратом УЗП-65.

Из рис. 24 видно, что кривая а — ев растянутой зоне балок при напряжениях а = 40,2 кПсм2 имеет излом. При том же напряжении обнаруживается излом и на кри­вой скорости прохождения ультразвука, что характери­зует появление пластической растяжимости бетона.

Прочность бетона на растяжение при изгибе, согласно ГОСТ, определяют на образцах-балках сечением 20x20, 15x15 и 10X10 см и длиной соответственно 80, 60 и 40 см. За эталон следует принимать балку размером 15 X 15x60 см (ее размеры выбирают исходя из тех же соображений, ко­торые принимались при выборе размеров образцов для испытания на сжатие). Нагрузка на балки прикладывается в третях пролета. Она создается двумя равными сосредо­точенными силами, составляющими половину суммарной нагрузки. При этом в зоне чистого изгиба момент сохраняет­ся постоянным, а поперечная сила равна нулю.

Величину временного сопротивления бетона при изгибе определяют с учетом экспериментальных данных по фор­муле:

Где Р — разрушающая нагрузка в кГ, I — расстояние меж­ду опорами, а и H — ширина и высота балки в см.

Для установления корреляционной зависимости /?ри = = f(R) [177] были использованы данные о высокопрочных [23, 67, 70, 86, 87, 161, 184, 195] и обычных [127, 141, 203] Бетонах.

Растяжение при изгибе определяли на образцах-бал­ках, прикладывая две равные сосредоточенные силы, со­ставляющие половину суммарной нагрузки Р. Силы, при­ложенные в третях пролета, действовали равномерно по всей ширине балки. Пролет балок соответствовал трехкрат­ному размеру ее высоты. Были использованы балки раз­личных размеров как по сечению, так и по длине: в,'опытах [86, 87, 161! — сечением 10X10 см и пролетом 30 см в опы­тах [23, 671 — сечением 15 X15 см и пролетом 45 см, в опы­тах [141 ] — сечением 17,5x25 см и пролетом 75 см.

Результаты статистической обработки данных, приве­денных на рис. 25, позволили установить общую корреля­ционную зависимость между /?ри и R для бетонов марок от 100 до 1200, которая выражается кривой (а). Кривая б

Описывается зависимостью типа (II 1.3) и выражается фор­мулой

Яр. и = 0,8Я*/з. (Ш. З)

Кривые а и б достаточно близко совпадают, поэтому #р. и можно определять по формуле (III.3). Эта формула отличает-

Ся от формулы (III.2) только коэффициентом. Для всего диапазона прочностей от 100 до 1200 среднее значение

/Ср=%-И = 1,6

Кр

В отличие от принимаемого по ГОСТу для бетонов марок до 600 /Ср - 1,7.

Как видно из рис. 25, зависимости (III.2) и (Ш. З) обус­ловливаются главным образом прочностью бетона.

В заводских лабораториях, где определять временное сопротивление бетона на растяжение осевое и при изгибе практически невозможно, используется также метод раска­лывания кубов или цилиндров. Растяжение бетона при раскалывании Rv. v целесообразно определять на образ­цах-кубах или цилиндрах.

Чтобы учесть степень уменьшения прочности бетона при его смятии, в общепринятую формулу для оценки растя­жения при раскалывании вводится коэффициент ослаб­ления, который для тяжелого бетона принимается равным: /Ссм = Ы [51. Тогда формула для расчета временного сопротивления бетона растяжению при раскалывании при­мет вид:

Для образцов-кубов

Vp=*cM-gr; (пі.4)

Для образцов-цилиндров

= (ІІІ.5)

Где Р — нагрузка, раскалывающая образец, в кГ; I — Длина ребра в см; а —длина цилиндра в см; D —диаметр цилиндра в см.

Параллельно с исследованиями высокопрочных бетонов на растяжение осевое и при изгибе испытывались образцы - кубы размером 15x15x15 см на раскалывание [67, 70]. Их изготовляли из тех же смесей и теми же методами, как и образцы, испытанные на растяжение осевое и при изгибе. Кроме того, испытывались образцы-цилиндры диаметром 15 см, длиной 30 см [86, 87, 126] и образцы-кубы размером 10 X 10 X 10 см [41, 203] в возрасте от 3 до 360 суток и проч­ностью 100—1050 кГ/см*.

Как видно из рис. 26, полученная корреляционная за­висимость (кривая а [177]) близко совпадает с зависимостью (кривая б)

ДРвР= 0,55і?2/3. (ІІІ.6)

Достаточно высокое значение коэффициента корреля­ции г = 0,926 позволяет считать эту зависимость устой­чивой.

Рассматривая зависимости (III.2), (III.3) и (III.6), прихо­дим к выводу, что все они имеют структуру формулы Фе - ре и отличаются только коэффициентами. Основным фак­тором, влияющим на растяжение бетона марок 100—1200, является прочность на сжатие.

Размеры и форма образцов, возраст бетона, а также со­ставы бетонной смеси при использовании в них фракцио­нированных заполнителей, эффективность методов укладки бетона влияют менее существенно на прочность при растяжении.