УДК 666.97.03 А.А.Варламов,

А.В. Синицын

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный

технический университет им. Г.И.Носова»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ

БЕТОНА

Построение моделей поведения бетона проводят в основном описанием диаграммы «σ-ε» (рисунок), которые служат основой для выполнения расчета сечений бетонных и железобетонных элементов. Известные модели, описываемые в виде различных зависимостей, носят в большинстве случаев эмпирический характер и отличаются в основном способом описания диаграмм для удобства использования для того или иного случая. Предусматриваются и простейшие диаграммы – двухлинейная и трехлинейная, заложенные в современных Нормах проектирования железобетонных конструкций. Как видно из рисунка для описания кривой необходимо описать значение нескольких значащих точек. Например, точек соответствующих прочности бетона на растяжение, сжатие, упругой работе, значения параметрических точек, условных характеристик предельной работы бетона на сжатие и растяжение. Так на диаграмме выделены: деформации быстронатекающей ползучести (e_cl), неупругие мгновенные деформации (e_b.pl) и деформации упругого последействия (e_b.aft), параметрические точки (R⁰ ,R^ν), прочность бетона на сжатие и растяжение (R_bt ,R_b).В некоторых случаях необходимо и определение кривизны линии диаграммы.

На вид диаграммы поведения бетона оказывают влияние многие десятки внутренних и внешних параметров. В современных нормах проектирования рассматривается влияние очень ограниченного количества параметров: прочность, длительность действия нагрузки, влажность и некоторых других. Кроме того возможно несколько вариантов построения такой диаграммы в зависимости от того какие параметры заложить в ее описание (например описывать изменение секущего модуля или касательного). Как показало изучение вопроса, построение диаграмм происходило при исследовании узко поставленных задач. При этом измеряли только те параметры, в которых авторы видели необходимость, что в большинстве случаев субъективно. Поэтому была поставлена задача провести широкий анализ параметров, влияющих на поведение бетона. Первично проведенный анализ экспериментальных данных, полученных в лаборатории строительных конструкций МГТУ, и пяти многофакторных работ других авторов показал очень интересные результаты. Однако для подтверждения полученных результатов необходимо рассмотреть более широкий круг работ. С этой целью был проведен библиографический поиск и выбрано для анализа около двадцати крупных многофакторных работ, в которых представлено большое число экспериментальных данных по выбранной теме, в основном это были диссертационные работы. Кроме того были проанализированы статьи в журналах «Бетон и железобетон» за 1971…1986 г. и 2000…2007 г. Для анализа были выбраны 70 статей с достаточным для анализа объемом информации. Это примерно три статьи в год, что является своего рода показателем наличия информации. Все работы обрабатывали с организацией информации в таблицы. Для каждой работы построена своя таблица. В анализ брали работы по легким и тяжелым бетонам, по изучению влияния температуры и других условий на поведение бетона. В конечном итоге ставили задачу создания базы данных для анализа взаимного влияния различных параметров друг на друга, и выявления основных характеристик с целью сокращения изучаемых параметров.

Всего в изученных работах после их обработки выделено163 характеристики, которые были разбиты на 11 групп.

К первой группе отнесены характеристики цемента в количестве 11 из этих характеристик основные: количество цемента и активность цемента.

Ко второй группе отнесены характеристики мелкого заполнителя в количестве 8, основные: крупность песка, удельная поверхность песка, объемная насыпная масса песка, удельный вес.

К третьей группе отнесены характеристики крупного заполнителя в количестве 11, основные: количество, объемная насыпная масса щебня, прочность при сдавливании в цилиндре, водопоглощение, удельный вес щебня, наибольшая и наименьшая крупность.

Четвертая группа характеризовала воду (или раствор) в количестве 5 параметров из которых выделены основные: количество воды и водоцементное отношение.

К пятой группе отнесены параметры, характеризующие условия и сроки твердения, их 7, из них выделены как основные: влажность, температура твердения, давление, возраст бетона при испытании, продолжительность воздействия какого либо параметра.

В шестую группу объединены 18 параметров, которые могут быть использованы в качестве исходных данных, это, например: объемная масса бетона, жесткость смеси, количество тонкодисперсного заполнителя, количество пластификатора, степень гидратации цемента.

В седьмой группе объединены характеристики пористости структуры бетона в количестве 14. Основные из этих параметров: водопоглощение , суммарная пористость, капиллярная пористость, количество контракционных пор, количество пор геля.

Характеристики нагружения восьмой группы содержат 9 параметров. Основные: уровень нагружения, величина предварительного обжатия, скорость нагружения.

Энергетические характеристики и интенсивности напряжений девятой группы составили 12 параметров, в том числе: полные энергозатраты на рост трещины, критический коэффициент интенсивности напряжений.

Характеристики, связанные с прочностью в количестве 37 объединены в десятой группе. Основные: призменная прочность, твердость, кубиковая прочность образцов разных размеров и условий твердения, верхняя и нижняя параметрические точки, прочности сцепления, прочность на растяжение при раскалывании и прочность на изгиб, морозостойкость, длительная прочность, коэффициент водостойкости, коэффициент теплопроводности.

Деформативные характеристики в количестве 31 объединены в одиннадцатой серии. В нее в том числе вошли: предельные деформации сжатия и растяжения, поперечные деформации, ползучести, упругие деформации усадки, мера ползучести( отношение деформаций ползучести к напряжению), характеристика ползучести (отношение деформаций ползучести к упругим), коэффициент полноты эпюры сжимающих напряжений, модули упругости.

Составлены единичные таблицы и обобщающая для дальнейшей статистической обработки.