Вся бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Будівництво та ремонт

 Високоміцний бетон


Побут. Господарство. Техніка

 

4. ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОЗВ'ЯЗКУ МОДУЛЯ ПРУЖНОСТІ І МІЦНОСТІ БЕТОНУ

 

 

Отриманий вираз (V. 15) дає можливість сформулювати загальне положення про характер залежності між пружними і міцнісними властивостями важкого бетону. Особливість цього зв'язку полягає в те, що вона не є однозначною, і її вигляд визначається, принаймні, ще двома конкретними характеристиками бетону - вмістом цементного тіста в суміші і пружними властивостями використаного заповнювача.

Таким чином, в координатній системі Ех - Rx вираз (V.15) описує деяку область, межі якої визначаються мінливістю обох зазначених характеристик бетону. Орієнтуючись на реальні для важкого бетону межі коливання величин Е3 = (4-f-6)105 і рт = 0,15^-0,30, можна переконатися з рис. 42, що в результаті цього модуль пружності бетону Ех при незмінній міцності Rx може змінюватися більш ніж у півтора рази. Якщо ж одночасно розглядати і піщані бетони (розчини), у яких зазвичай /?т > 0,3, то область можливих значень Ех ще більш розширюється за рахунок зміщення її нижньої межі. При рт = 1 вираз (V. 15) переходить у залежність для чистого цементного каменю (показана на рисунку пунктиром).

Будь-яка емпірична залежність для модуля пружності бетону у вигляді (V.4), тобто у функції тільки міцності бетону, є одним з приватних випадків виразу (V.15) при певних фіксованих значеннях параметрів ф = const (тобто Е3 - const) ірт = const [111 ].

Для важкого бетону на крупному заповнювачі при зміні Е3 і рт у зазначених межах раніше числові значення коефіцієнтів Ет і s формулах типу (V.4) варіюються в досить широких межах: Ет = (4,1^-5,8)105 s = 100^-300. Для піщаних розчинів ці значення ще більше. Для цементного каменю 5К = 800; це гранична величина.

Різноманітні поєднання характеристик Е3 і рТ, які можуть зустрітися на практиці, обумовлюють тому існування незліченної безлічі приватних залежностей Ех = f(Rx), описуваних виразом (V. 15). Прикладом може служити мінливість кореляційних зв'язків Ех = f{Rx) Для бетонів на крупному заповнювачі, спостережувана у великому числі експериментів (див. рис. 42). Хоча кожна з кореляційних кривих, відповідна групі серій випробувань (), сама по собі досить стійка (див. табл. 6), сукупність цих кривих фактично покриває велику область, яка визначається на рис. 42 виразом (V. 15).



Спроба апроксимувати таке різноманіття зв'язків на рис. 42 у вигляді деякої загальної залежності (функції тільки міцності бетону) приводить, природно, до різкого зростання розкиду досвідчених величин за відношенню до розрахункового. У порівнянні з більшістю приватних кореляційних зв'язків середньоквадратичне відхилення в цьому випадку збільшується, по крайней мірі, в 3-5 разів.

Тому нормування модуля пружності у функції тільки його міцності забезпечує суто орієнтовну оцінку шуканої величини. Більшість зазвичай пропонованих залежностей типу (V.4) (див. табл. 5) не виходить за межі тієї ж області на рис. 42, а розбіжності в числових значеннях коефіцієнтів Ет і s (див. табл. 5) свідчать лише про те, що вони отримані для бетонів, індивідуальні характеристики яких в середньому не були однакові. Ступінь цих відмінностей, встановлена на основі співвідношень (V. 16) і (17 V.), чітко видно з табл. 7.

Оскільки будь-яка із залежностей у формі (V.4) справедлива, як це випливає з табл. 7, тільки при наявності певного заповнювача і при його незмінній дозуванні бетонної суміші жодну з них не можна вважати універсальною. Не випадково тому емпіричні формули, рекомендовані спеціально для піщаних бетонів (див. табл. 7), відображають характерне для них порівняно із звичайними бетонами підвищений вміст цементного тіста рТ.

Дані табл. 7 дозволяють не тільки пояснити істота розбіжностей між різними пропозиціями, але і відразу судити про їх характерні особливості та недоліки. З'ясовується, наприклад, що часто використовувана формула Графа, в принципі взагалі непридатна для сучасних важких (тим більше високоміцних) бетонів, які істотно відрізняються більш високими середніми значеннями рт (див. табл. 7, дані СНиП та СН 365-67). Рекомендації Сніп для піщаних розчинів неправильно інтерпретують їх головна відмінність від бетонів, диференціюючи лише значення коефіцієнта Ет. В внаслідок дані СНиП відображають штучно занижені величини модуля пружності заповнювача (Es ==3,65 • 105), хоча фактично у кварцового піску він в середньому не нижче, ніж у граніту (див. пропозицію Роша).

Вплив обох розглянутих факторів поряд з міцністю на величину модуля пружності бетону саме по собі не є несподіваним. Воно виявлялося в різний час у ряді експериментів[98, 119, 129, 143, 160, 164]. Однак отримане вираження (V. 15) вперше дає можливість розділити цей вплив у кількісному відношенні і оцінити його незалежно одне від іншого.

Всі три характеристики бетону (RX1 E3 і рт) слабо пов'язані один з одним і можуть зустрічатися практично в довільних комбінаціях. Тому вираз (V.15) дозволяє описати деякі закономірності, які ніяк не відбиваються в існуючих методах оцінки величини модуля пружності бетону. Сказане підтверджується результатами ряду експериментів [119, 138, 165, 185 і др.З.

Досліди Рюшу, Кордины і Гильсдорфа [165] -той рідкісний випадок, коли модуль пружності заповнювача коливався в широких межах і безпосередньо вимірювалася його величина (табл. 8). Дві інші вихідні характеристики - кубиковая міцність бетону і зміст цементного тіста в суміші - зберігалися практично незмінними. Вік бетону при випробуванні становив 28 діб. В табл. 8 зіставлені результати прямих вимірювань модуля пружності бетонів на різних заповнювачах і розрахунку цих величин за формулою (V.15).

З табл. 8 видно, що хоча розрахункові значення у всіх випадках дещо вище досвідчених, вони повністю відображають експериментальну закономірність, яка виявляється при практично можливу зміну пружних властивостей заповнювача. І досвідчені і розрахункові значення модуля пружності бетону можуть відрізнятися за рахунок тільки цього фактора майже в 4 рази. Дані Сніп, наведені для порівняння, відображають в тих же умовах лише незначне вплив коливань міцності бетону на модуль пружності.

Інший приклад, запозичений з дослідів Боломея [1191, коли при незмінній міцності бетону і використанні однакового заповнювача у широких межах варіювалося зміст цементного тіста у бетонних сумішах, наведено в табл. 9. Вік бетону при випробуванні становив 90 діб.

Можна переконатися, що вираз (V. 15) і в цьому випадку добре відображає експериментальні закономірності, що зводяться до зміни модуля пружності бетону майже в 1,5 рази при незмінній його міцності за рахунок тільки впливу змісту цементного тіста. Як і раніше, рекомендації Сніп не враховують можливість таких істотних змін.

На практиці зазвичай одночасно змінюються не одна, а одразу дві (найчастіше ^т і рт) або навіть всі три характеристики бетону, визначають величину його модуля пружності. Це може призвести до повного порушення загальноприйнятих закономірностей зв'язку між модулем пружності і міцністю бетону (див. рис. 35). Зазначені явища, незрозумілі з точки зору існуючих підходів до оцінки пружних властивостей бетону, перебувають, проте, в повній відповідності з характером виразу (V.15). В табл. 10 порівнюються середні величини модулів пружності, отримані в згаданих дослідах, і його розрахункові значення, обчислені за формулою (V. 15).

Як видно з табл. 10, вираз (V.15) у всіх випадках правильно описує досить складні закономірності зміни модуля пружності бетону, спостережувані в даних експериментах і складаються в помітному (до 20-27%) зниження величини модуля при підвищенні міцності понад деякої межі.

На основі виразу (V. 15) це явище легко пояснити і видається цілком закономірним. Збільшення міцності бетону досягалося в дослідах при одночасному зростанні вмісту цементного тіста в сумішах. Оскільки така зміна обох факторів прямо протилежно відбивається на величиною модуля пружності бетону, характер одержуваних зв'язків з міцністю може бути найрізноманітнішим. Як правило, починаючи з деякого значення міцності, подальше її підвищення не може компенсувати впливу зростаючого змісту цементного тіста. Тому модуль пружності, досягнувши максимальної величини, починає знижуватися. Отримана закономірність прямо протилежна тій, яка передбачається у цих випадках рекомендаціями нормативних документів. Таким чином, вираз (V. 15), будучи значною мірою універсальним, що відповідає одночасно і теоретичним уявленням, і результатами великого числа експериментів. З цієї точки зору воно має безперечні переваги перед існуючими емпіричними формулами для розрахунку модуля пружності бетону і може бути використане для практичної оцінки очікуваних величин модуля пружності звичайного бетону, цемент-але-піщаного розчину і навіть чистого цементного каменю поза залежності від міцності характеристик цих матеріалів (у всякому разі до міцностей близько 1000 кГ/см2). Вираз (V.15) дозволяє також врахувати деякі специфічні закономірності зміни модуля пружності бетону (розчину) в самих різних умовах. Все це відкриває реальні шляхи підвищення надійності прогнозів пружних характеристик бетону при проектуванні конструкцій.

    

 «Високоміцний бетон» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також: Бетон і будівельні розчини Вихідні матеріали 1.1. Мінеральні в'яжучі речовини 1.2. Заповнювачі 1.3. Вода 1.4. Визначення необхідної кількості матеріалів Будівельні розчини 2.1. Властивості будівельних розчинів 2.2. Види будівельних розчинів 2.3. Приготування будівельних розчинів 2.4. Склади Бетони 3.1. Види бетону 3.2. Властивості бетону 3.3. Приготування бетонного розчину 3.4. Склади 3.5. Шлакобетон 3.6. Опілкобетон