автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Армополимерсиликатные и армополимербетонные элементы для конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

ПРИН/КОВА ЕЛЕНА ЛЬВОВНА

АРШПОЛШЕРСИЯИКАТНЫЕ И АНОТИИМЕРБЕТОНШЕ ЭШЕНШ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ, ЭКСШУАТЙРУЕМНХ В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ

05.23.01 -строительные конструкции зданий и сооружений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСШ 1992

Работа выполнена на кафедре "Аэропорты и строительные конструкции" Московского ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожного института.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Попов Г.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Хромец Й.Н.

- кандидат технических наук, Андреев Л.В.

Ведущая организация - Проектхимзалдета

Защита состоится 23 июня 1992 рода в часов в ауд 337

на заседании специализированного совета К 114.09.01 ВАК при Всероссийском заочном институте инженеров келезнодорозхного транспорта по адресу:

125808, Москва,ГШ-47,-ул.Часовая, дом. 22/2

Телефон для справок 155-03-45

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Отзывы просим предъявлять в дзух экземплярах с подписью, заверенной печатьэ

Ученый секретарь специализированного совета к.т.к.,доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитее физико-хи-мии полимеров привело к быстрому росту новых патентуемых композиционных конструкционных материалов, обладающих далеко неоднозначной зависимостью между напряжениями и деформациями, возникающими в структуре композита при длительных режимах нагружения.

Учет длительной прочности композиционных конструкционных материалов требует обязательного знания реологических свойств материала. Однако современные нормы и правила и другие нормативные документы не располагают достаточным количеством данных для расчета конструкций из этих материалов с учетом физической, геометрической нелинейности и влияния разнообразных режимов внешних воздействий.

В настоящее время выработаны новые научные концепции, изложенные в параметрической теории ползучести, позволяющие разработать методики по расчету, проектированию, конструированию и фактической оценке ресурса работоспособности эксплуатируемых сооружений.

Для оценки напряженно-деформированного состояния и перемещений конструкций из композиционных конструкционных материалов на полимерной основе, необходимо установить кратковременно и д?п»те-льнш» £«»:;кс-:.:"лйн«чео!сие характеристики материалов, разработать методики расчета элементов конструкций, основываясь на принципах параметрической теории ползучести.

Целью диссертационной работы является исследование вопросов, определяющих механические и реологические свойства конструкционного полимерсиликатбетона с учетом влияния структурообразующих факторов, характера и режима внешних силовых воздействий, а также оценка физики деформирования и разрушения полимерсиликатного элемента в допредельных и предельных состояниях в условиях осевого нагружения.

Научная новизна работа состоит в следующем:

- разработана модель поведения макроструктура полимерсиликат-того бетона, как тела двухксмпонентного строения ; поведение принятой модели отражается формированием специальной реологической фигу-зы, характеризующей напряженно-деформированное состояние материала

2 помощью трех взаимосвязанных обобщенных безразмерных параметров ;

- распространен способ учета нелинейности в упругости, прояэ-шлцейся при кратковременных режимах нагругения полимерсиликатбе-

гонньпс элементов, для прогнозирования длительного сопротивления ;

1

- обоснована феноменологические характеристики, служащие базой для оценки и прогнозирования напряхенно-деформированного состояния полимерсиликатного бетона в допредельной области и на ее границах; .. ..

- разработан алгоритм расчета, изгибаемого элемента с одиночной арматурой из полимерашшатного бетона с учетом его реологических свойств с построением модели, работы конструкции в виде объемлющей диаграммы, учитывающей различные режимы нагружения.

Практическая ценность работы заключается в следувдеы: •

- значения механических характеристик, вводимых в практические расчеты конструкций устанавливаются, аналитическим путем с учетом реологических свойств полимарсиликатного бетона и сочетаний длительных и кратковременных нагрузок;

- разработанный алгоритм расчета изгибаемого элемента с ода--носной ариатурой позволяет учитывать реологические свойства материала и дает возможность прогнозировать работоспособность конструкции при различных режимах нагрукений.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований в виде рекомендаций используются институтом "Проектхиизащита"-при расчете корпусов абсорберов из поли-* мерсиликатяого бетона ж расчете цилиндрических резервуаров из по-лимербетона на основе фурфуролацетонового мономера для агрессивных жидкостей.

Апробация работы. Основные материалы и научные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях (1989,1990 гг. .ЧАДИ, г.Москва; 198Э, 1S90 гг. УК СЛИ, г.Усть-Каменогорск); на семинаре "Полимерные композиционные материалы и ах применение в строительстве" (1330г., г.Москва).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано три печатные работы, два научно-технических отчета, разработаны Рекомендации по конструировании и расчету корпусов абсорберов из полнмерсилихатного бетона.

С т р у к т у.р а -и. о-б.ь е м .д и с.се р т а ц и и.

Диссертационная - работа-состоит--из введения,.сыти глав, общих выводов, списка литературы д-лрилокения. Объем, диссертации составляет .150 страниц, -В—том. числе 132 страницы..-текста, 6 таблиц, 25 рисунков, список литература вз 165 наименований и 1 приложения. 2

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЕ '

В о введении обосновываются актуальность темы, излагаются цель, научная новизна и практическая ценность исследований, а такие выносимые на защиту положения.

В первой главе рассматриваются современные представления о структурообразовании полимерных структур и о структуре композиционных конструкционных материалов. Отмечается, что один и тот же полимер может иметь как кристаллическую, так и аморфную структуру. Структура полимерного тела может быть или крис-талло-аморфной, или аморфно-кристаллической.

Между кристаллическими и аморфными областями существуют участки с промежуточной степенью упорядочения. Наиболее нагруженными являются выпрямленные цепи, имеющие большую жесткость. Основные механические свойства полимеров зависят от состояния полимерных цепей аморфных участков.

Полимеры могут находиться в одном из трех состояний: высокоэластичном, вязкотекучем и стеклообразном. Для использования в конструкционных композиционных материалах пригодны полимеры, находящиеся только в стеклообразном состоянии, которое являйся ?<е-таст^бпльнми, имеющим устойчивую структуру'.

Основные положения о структурообразовании композиционных конструкционных материалов изложены в полиструктурной теории, разработанной Соломатовым В.И., согласно которой любой материал можно рассматривать как дву/компонентную систему, построенную по принципу "структура в структуре".■Качественные и количественные характеристики микро- и макроструктуры определяют все свойства и особенности становления структуры композиционных конструкционных материалов.

Формирование устойчивей структуры композиционного конструкционного материала зависит от технологии приготовления смеси и ее твердения.

На формирование структуры композиционных конструкционных материалов на полимерной основе большое влияние оказывают химические усадочные деформации. При переходе отверищаеиой смеси в стеклообразное состояние, т.е. при образовании жесткой структуры, обладающей повышенным модулем упругости, реализация усадочных деформаций происходит за счет появления усадочных напряжений в материале, которые могут в некоторых случаях приводить к снижению прочности материала за счет образования трещин.

Моделируя реакции структуры композиционных конструкционных материалов различных видов на воздействие внешней нагрузки многие ученые основывается на механических моделях, используемых в меха- -нике деформируемого твердого тела (тело Гука, тело Сен-Венака, тело Ньютона, тело Кельвина, тело $ойгта).

Сочетаний классических реологических моделей, характеризующих реологические свойства композиционных конструкционных материалов предложено иного. Однако все реальные материалы при подобном моделировании представляются однородными; лишенными структуры. Это ведет к линейкой зависимости между постоянными уравнений состояния, что является одним из основных недостатков применения реологических моделей.

С учетом результатов анализа литературных источников и для достижения цели, поставленной в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать имеющиеся представления физического механизма деформирования композиционных конструкционных материалов на полимерной основе, в частности, полимерсиликатного бетока ;

- по результатам экспериментально-теоретических исследований обосновать феноменологические характеристики, служащие базисом для оценки и прогнозирования механических и реологических свойств полимерскшвсатбетона;

- распространить способ учета нелинейности в упругости при построении модели работы полимерсиликатного бетона для прогнозирования длительного сопротивления;

- разработать алгоритм расчета изгибаемого элемента с одиночной арматурой из полимерсиликатного бетона с учетом его реологических свойств и прогнозирования напряженно-деформированного состояния конструкции.

Вторая глава посвящена представлениям о механизмах деформирования и разрушения композиционных конструкционных материалов на полимерной основе и основам параметрической теории подзучести.

Поведение композиционных конструкционных материалов при режимах нагружения со скоростью большей 60 МПа/мин. мокко рассматривать как поведение изотропного упругого твердого тела (тело не проявляет свои реологические свойства). Зависимость мехду напряжениями и деформациями подчиняется закону Гука. Нарушение пропорциональности наблюдается на участке, примыкающем к пределу исчер-4

пания прочности материала й*,,«-

Предел исчерпания прочности материала Я„,и характеризуется естественным разбросом, хорошо описываемым законом Гаусса. Нормируемое значение предела исчерпания прочности , равно

где £ - среднее арифметическое значение предела исчерпания прочности материала ; ^ - коеффициент вариации прочности.

Поскольку величина КИ1Д характеризует наступление аварийного состояния, то за предельное состояние материала принимается положение точки Ки (рис. I) с координатами ?\негми £„,гли> где предел кратковременной прочности или структурное сопротивление ; ¿р,е?и- предельная относительная упругая деформация. Физический смысл величины Кт<р>и соответствует структурно-механической характеристике О.Я.Берга ( - верхняя граница ыикротрещинообразова-ния), величина которой находится в пределах

с,и (2>

Тонге* сбрасс;,;, точле. 1СЦ фиксирует начало интенсивного развития микродефектов, ее координаты соответствуют предельным величинам напряжений и деформации, при которых выполняется закон Гука.

В композиционных конструкционных материалах с незамкнутым по-ровым пространством, к которым относится полимерсиликатбетон, даже при очень быстром нагружении наблюдается проявление нелинейности в упругости из-за механических микроразрушений структуры, пере-ходяших в макроразрушения. Поэтому у таких материалов понятие предельного состояния, характеризуемого началом лавинного разрушения, становится условным.

Величина модуля упругости устанавливается с обеспеченностью 95% согласно нормативным документам.

Итак при испытаниях на кратковременные реяшы нагруженин, когда фактором времени можно пренебречь, важнейшими являются характеристики: йн(/ки-. структурное сопротивление при скатай ; й,,,^,,- структурное сопротивление при растяжении ; Ет - модуль упругости ; беспредельная упругая относительная деформация при сжатии ; ( ^ ц - предельная относительная деформация при растяжении.

При снижении скорости нагружения помимо упругих деформаций

Есе интенсивнее проявляется ползучесть материала. При этом полная

деформация будет увеличиваться, а граница микроразрушений будет по-

5

конструкционного материала

нижатьея, пока не достигнет некоторого предельного состояния. Согласно параметрической, теории ползучести, этот предел характеризуется положением точки с(н (рис.1). Координаты точки с1и- -предел длительной прочности материала ; ¿тй( - максимальная относительная деформация. Между прямой СКИ, характеризующей кратковременные режимы нагртузкешш, и кривой 0 с/и , характеризующей максимально длительное нагрукение, находятся все диаграммы нагружений образцов-близнецов с различными скоростями, поэтому сектор ОКиа!и0 ~ это объемлющая диаграмма или модель работы материала при различных режимах нагружения (рис. I).

При продолжительных режимах нагружения, после прекращения роста нагрузки, начинается перераспределение внутренних усилий в материале. Менее вязкие или менее жесткие частицы принимают новое положение, перегружая более вязкие или более жесткие частицы, упруго сопротивляющиеся внешней нагрузке. Поскольку на основе полиструктурной теории принята двухкомпонентность строения материала, то необходимо ее разделение. Первый компонент структуры состоит из 6

упругих и упругорелаксирущих частиц и характеризует энергитичес-кую природу поведения материала ; второй - из вязких и неупруго-релаксирующих частиц и характеризует энтропийную природу структуры материала.

В процессе нагружения и перераспределения напряжений текущая деформация композиционного конструкционного материала трех компонентна

6q.fr) 4,(0 (3)

где ¿ь,е - относительная упругая деформация ;

¿грЮ ~ относительная деформация упругого последействия ;

¿геЮ- необратимая относительная пластическая деформация.

Первые два слагаемых характеризуют энерго-энтропийное упругое деформирование материала, в целом представляющее собой структурную упругую деформацию.

Точке ¿и соответствуют максимальные значения деформаций £№&)

и е^Ь).

При испытании на длительные нагрузки (время испытания 1-" важнейшими являются характеристики: - длительное сопротивление на сжатие ; длительное сопротивление материала на растяжение ;

- максимальная деформация на сжатие ; - максимальная относительная деформация на растяжение.

На основании вше изложенного, можно выделить два граничных состояния структуры композиционного конструкционного материала (рис.1):

• - верхнее, соответствующее мгновенному нагруяенио, когда материал не проявляет реологических свойств и характеризуется положением точки Ки ;

- нижнее, когда проявляются у материала все реологические свойства и характеризуется, положение!« точки ¿и .

Точки К« и Л соединяются вогнутой кривой, фиксирующей предельные состояния материала,, являющихся началом его разрушения при различных скоростях нагружекия. Область, расположенная ниже кривой К,</„ является допредельной, а выше хривой запредельной.

Объемлющую диаграмму условно можно разделить на четыре зоны (рис. I)

- зона идеально упругого тела Гука;

- ОКи50 - зона упругого последействия ;

- ОёК„£/„(?- зона необратимых пластических деформаций, формиру-

ющихся во времени ;

- Ос1ч ¿<0 - зона необратимых деформаций, обусловленных динамическими, многократно повторяющимися нагрузками. В сумме первая и вторая.зоны характеризуют энзргитический баланс материала, а третья и четвертая определяют накопление необратимых деформаций. Ядром объемлющей диаграммы является контур (Жис/иС, в котором фигура а. 1Си с/формируется во времени и отражает все наследственные реологические свойства материала.

Для характеристики процесса деформирования композиционных конструкционных материалов, связанного с перераспределением внутренних усилий и деформаций, в параметрической теории ползучести вводятся безразмерные обобщенные параметры: ^ (0- силовой параметр, оценивающий влияние режима нагружения на работу материала

] (I) - 6те/б„вр(1) ( 4 )

где (~)тг - упругие (Гуковские) напряжения;

(?тер(0- структурное напряжение, учитывающее как упругое, так и напряжение упругого последействия, деформационный параметр, характеризующий деформационные свойства материала

М^/б^СО С 5)

где ¿те - полная упругая деформация ;

(О - полная относительная деформация в момент времени t . сЭ(0- интегральный параметр

■ СО (1)ф) КО ( 6 )

Все безразмерные параметры связаны между собой соотношениями, позволяющими по одному из параметров найти остальные:

] (I) -- /"(О,- * М-] фт&); (7)

где - показатель политропы Кис1и, устанавливаемый по экспери-

ментальным данным и являющийся постоянной материала. В параметрической теории ползучести наряду с базовыми феноменологическими характеристиками ^«Л» используются производные феноменологические характеристики, учитывающие особенности напряженно-деформированного равновесного состояния каждого композиционного конструкционного материала: Л - показатель политропы, равный

-Ь&Й/И5зй <»)

~ показатель наследственной упругости материала, равный ^ (1~*»еи V'- V - ' ( 9 )

£ - модуль наследуемой упругости материала, равный

с«, - < )

Производные феноменологические характеристики представляют феноменологическую основу определяющих физико-механических уравнений состояния любого напряженно-деформированного композиционного конструкционного материала в параметрической теории ползучести, которые выглядят следующим образом

^-^-С^^е/О^; СП)

е^-еи/Ея. . { к >

где 6тер - осредкенное нормальное напряжение, действующее равномерно на единичную площадь ;

бтс - осредкенное нормальное напряжение, распределенное на более жесткой части той же единичной площади ;

Еы - модуль упругости ;

- полная относительна я лЛ-р^ул.

Величина С^Д ^^'представляет собой величину напряжения упругого последействия.

Производные феноменологические характеристики , С„ер

придают единый смысл этим уравнениям и позволяют отразить единый подход к оценке физико-механических и реологических свойств реальных материалов.

Третья' глава посвящена экспериментальным исследованиям полимерсиликатных призм размером 70x70x280 мм на действие кратковременных и длительных режимов кагружения с построением модели работы материала в виде объемлющей диаграммы.

Полимерсиликатбетонная смесь готовилась по раздельной технологии, предложенной Соломатовым В.И. Готовая смесь укладывалась"-в металлические формы, смазанше парафином и вибрировалась в течение 5 минут, частота вибратора 3000 периодов в минуту с амплитудой 0,6 мм. После 24 часов твердения в нормальных условиях образцы подвергались термообработке в течение 24 часов прк температуре 80°С, затем медленно охлаждались до нормальной температуры.

Испытания на действие кратковременной нагрузки проводились согласно ГОСТ 24452-80. После центрирования образцы загружались со скоростью, превышающей 60 МПа в минуту. Показания с индикаторов ча-

9

сового типа снимались при 5 ...7 уровнях фиксирования нагрузки. Длительность испытания не превышала 3 минут от момента приложения нагрузки до разрушения.

В результате обработки статистических данных испытаний поли-мерсилгасатных образцов на действие кратковременной нагрузки получаем координаты точки К„ ¡Л^ ОД '."¡¿1,которая характеризует верхнее граничное состояние структуры материала, и модуль упругости £6 = 10520 Ша. Прямая 0Ки соответствует режиму нагружения, когда время испытания 0 (рис.2).

Испытания полимерсиликатных образцов на действие длительных режимов нагружения производилось по пяти уровням нагружения, из

6,1%

ад-'

0,5 " <!«> V Ш <22 07 <5 {Г« £^=¿5

Рис. 2 Объемлющая диаграмма полимерсиликатного бетона, построенная на основании экспериментальных данных

них два уровня нагружекия характеризовались приложенными нагрузками = 35,0 кН, Рг = 40,0 кН, близкими к длительному пределу прочности материала. Нагружение производилось ступенями, с выдержкой на каждой ступени по 5 минут.

В таблице I приведены данные испытаний поликерсиликатных об-сазцов при режимах кагружения = 35,0 кН, \>2 = 40,0 кН, Р3 = 60,0 кН.

Таблица I

Анализ диаграмм испытаний полкмерсиликатных призм на действие длительных нагрузок

1

Наименование характеристики !

Режим нагруженик

I 35,0 кН ! 40,0 кН ! 60,0 КН

Упругие характеристики '

-напряжениеI' М11а) о,уз

-относительная деформация О.ббхКГ3

Характеристики упругого последействия

-напряжение (МПа) ¿,00

-относительная деформация 0,19х10"3

'-трукху^ые характеристики -напряжение (МПа)

-относительная деформация 0,85х10"3

Длительная относительная де- „

формация 1,80x10"-3

7,92 0,75ХЮ~3

4,50

0.43г10~3

12,42

1,Г8хЮ"3

2,4х10-3

11,88 I,14x10"3

Для определения положения точки <£и , характеризующей нижнее граничное состояние структуры материала, когда у материала проявляются все реологические свойства, необходимо найти расчетом значения ее координат ^¿г, и

Используя зависимости (4, 5, 6, 7, 8), находим значение показателя политропы «Сг , являющегося постоянной величиной для данного состава полимерсилакатного бетона, подставляя в систему урав-

берг - р(б'еч>г/£|)

значения б"г,,Д„ , <э^г1 из таблД, определяем величины показателя и модуля Сщ наследственности.

Используя определяющие уравнения параметрической теории ползучести (II, 12) находим координаты точки которая характеризует предельное состояние полимерсиликатного бетона при длительном режиме кагрунения. ^

Проведя дополнительные вычисления находим координаты точек С,£н" ИП*; -1,377.Л : ; . По точкам Кы ,

и строгал политропу , а по точкам А* , ¿^ , с(г, ¿/и строим кривую Ос/и (рис.2). Координаты точек С^ и известны из эксперимента: сИ41 6,1 ППа: А,!; ¿4'С3 М«о '/"Э •

При кратковременных испытаниях, даже при скоростях кагружения, когда материал работает упруго, в полимерсиликатном бетоне наблюдается нелинейная связь между напряжением и деформацией, обусловленная проявлением нелинейности в упругости за счет дислокаций в структуре . Поскольку изменения в структуре косят необратимый характер, а все необратимые процессы характеризуются точкой с(и , то возможна корректировка положения точки на величину деформации Ы , отражающей нелинейность з упругости (рис. 2). На рис. 3 площадь 0К„ К} равновелика площади ОсЦ, с£, отражающей накопление необратимых деформаций нелинейности в упругости.

Таким образом, построена модель работы полимерсиликатного бетона, характеризующая все режимы нагрукения. Ядром допредельной области ДОь^КДНявляется контур ОК^О, в котором наиболее развитой является зона Со ¡(ДО пластического деформирования материала. Йз рассмотрения рис 3 видно, что при любом режиме нагружения структура материала претерпевает изменения в большей степени необратимые во времени. При. величине нагрузки, превышающей 40 кН, что соответствует предельному длительному сопротивлению материала ^ги=8,02МПа, конструкция из полимерсиликатного бетона исследуемого состава со временем разрушится. Материал можно использовать в конструкциях и сооружениях, в которых нагрузка не достигает предельного значения.

Четвертая глава посвящена разработке алгоритма расчета изгибаемого элемента с одиночной арматурой из полимер-силикатного бетона методами параметрической теории ползучести.

%и испытаниях балок-блигнецов из композиционного конструкционного материала с различными скоростями нагружения получаем набор диаграмм в системе "Н-^ ", фиксирующих полные прогибы балок, причем, чем меньше темп роста внешней нагрузки, тем будут зафиксированы большие прогибы. Отсюда можно сделать вывод о том, что существуют такие граничные положения кривых (испытаний), которые формируют объемлющую диаграмму, являющуюся моделью работы конструкции. Устанавливать положение контурных кривых объемлющей диаграммы конструкций мокко аналитическими методами параметрической тео-тш ползучести, после определения координат четырех основных точек

<5

Рис. 3

Скорректированная объемлшая диаграмма полимерсилккатного бетона с учетом нелинейности в упругости.

КДМ«.,; ;/,.„], ¿Дм^,", /гЛ; ^ЖпДс,.]; ^.Кривая Кч с!„ является политропой предельных состояний конструкции, а кривая хара-

ктеризует начало трещинообразования (рис.4),

Исходными данными являются базовые феноменологические характеристики материалов конструкции, на основе которых вычисляются производные характеристики и безразмерные параметры.

Вычисление координат точек К„ ,КСТ£ , и с(и производится последовательны.! рассмотрением напряженно-деформированных.состояний конструкции, соответствующих предельному состоянию при кратковременном режиме нагружения (1 -*- 0) ; состоянию материала при образовании первой трещины при кратковременном, а затем при длительном режиме нагружения ; предельное состояние при изгибе при

Рис. 4 Общий вид объемлющей диаграммы изгибаемого стержневого ^ элемента с одиночной арматурой

длительном режиме нагружения (1 — •><3).

На рис. 5 изображено предельное состояние конструкции при изгибе при длительном режиме нагружения ). На рис. 6 дана

укрупненная блок-схема алгоритма построения объемлющей диаграммы изгибаемого полимерсшшкатбетонного элемента. На основе алгоритма разработана программа для персонального компьютера по вычислению координат точек объемлющей диаграммы.

Пятая глава посвящена напряженно-деформированному состоянию электролизных ванн коробчатого сечения из полимербе-тона на основе ФАМ.

Для расчета был выбран метод конечных элементов. Расчетом установлено, что величины напряжений и деформаций конечных элементов много меньше допустимых, однако опыт эксплуатации показал, что при нагружении ванн электролиза цинка эксплуатационной нагрузкой в некоторых ваннах со временем образуются трещины, что делает их непригодными к дальнейшей эксплуатации. Поэтому было решено провести экспериментальные исследования влияния длительных усадочных деформаций нагпрочностные и деформативные свойства слабоармировангог.о •полимербетона.

В цехе "Казцветметремонта" по изготовлению конструкций из полимербетона, были изготовлены две серии образцов балок по Ю шт. размерами 22x12x155 см, состав полимербетона и армирование аналогичны составу полимербетона и армированию ванн электролиза.

Параллельно были изготовлены образцы-призмы для определения модуля упругости полимербетона, а также проведены исследования по определению стесненной и свободной усадки материала.

Испытания балок на изгиб проводились через два месяца после изготовления.

Анализ результатов экспериментов показал, что усадка млеет значительное влияние на прочностные и деформативные свойства полимербетона. Так при длине слабоармированных изделий более 2...3 м и неподвижных опорах появление трещин, обусловленных стесненной усадкой, неизбежно.

общие вывода

I. Представление полимерсиликатного бетона как "структура в структуре" предопределило подход к гыбору и обоснованию физической модели, как тела двухкомпонентного строения, особенностью которой является принцип формирования компонентов поведения структуры во взаимосвязи и взаимонезависимости между реакцией структуры материала и внешними воздействиями, наиболее полно отракаппей механизм

15

~0.5 („с

Рис. 5..' Предельное состояние конструкции из композиционного конструкционного

МЛТРТШЯ ТГЯ П-ПТ/1 Т**э РТЛГ*>о ттггм тттттдгпе» готт^гпитги

Начало ^

'Ввод исходных данных для расчета

Расчет геометрических характеристик сечения

Расчет координат точки ¿'«с

|

Расчет координат точки

Печать характеристик сечения /

/в > Да

\ричесхие 2 \paKTepn,

Пет

Расчет координат точки Кц

Изменение.геометрических характеристик сечения

Расчет координат точки Ксгс Конец

Определение производных феяоменолигических характеристик

Рис. 6 Укрупненная блок схема алгоритма

деформирования полимерсиликатного бетона.

2. На основе принятой модели поведения структуры полимерсиликатного бетона раскрыт механизм деформирования материала с помощью построенной объемлющей диаграммы, характеризующей реакцию этого материала на конкретные условия воздействия внешних факторов, являющуюся моделью его физико-механических свойств, позволяющую оценивать и прогнозировать ресурс работоспособности конструкции из этого материала.

При построении объемлющей диаграммы распространен метод учета нелинейности в упругости, проявляющейся при кратковременных режимах нагружения у полимерсиликатного бетона.

3. Разработан алгоритм расчета изгибаемого элемента с одиночной арматурой методами параметрической теории ползучести с учетом реологических свойств материала с построением модели работы конструкции, в виде объемлющей диаграммы, при различных режимах нагружения, дающей возможность прогнозировать работоспособность конструкции, а также проектировать на основе длительных характеристик

4. Экспериментальные исследования, проведенные с целью исследования влияния усадочных напряжений на слабоармированные балки показали, что ненапрягаемая арматура оказывает существенное влияние на трещиностойкость полимербетона. С увеличением длины балки величина абсолютных деформаций, обусловленных стесненной усадкой будет пропорционально увеличиваться, что приведет к появлению усадочных трещин, поэтому применение большепролетных (более 2,0 м) конструкций из исследуемого состава полимербетона нецелесообразно, что относится и к ваннам электролиза цинка.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих рабо-'

тах:

1.Прижукова Е.Л. Особенности напряженно-деформированного состояния электролизных ванн из полимербетона.-М.: МАДИ, 1991, С.60-63.

2.Прижукова Е.Л. Методика расчета напряженно-деформированного состояния полимербетонных электролизных ванн, применяемых при производстве цинка, с учетом эксплуатационных факторов.-М.: МАДИ, 1991, С.64-67.

3.Прижукова Е.Л. Усадочные деформации полимербетона в слабо-армирсЕанных конетрукциях/Д'онтажные и специальные строительные работы. Серия: Антикоррозионные'работы в строительстве.-М. •, 1991, С.20-24.