автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Изменение свойств конструкционных легких бетонов во времени с учетом технологических и эксплуатационных факторов (на примере шлакопемзобетона)

•г»? i У П

I " '

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ !5СЖИЕЙЮ-СТРОНТЕЛЫШЙ ИНСТИТУТ

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ КШСТРУЩШШХ ЛЁГКИХ БЕТОНОВ ВО ВРЕГЯЕНИ С' УЧЁТОМ ТШОЛОГИЧЕСКЖ И ШСШУАТЩЮНШХ ФАКТОРОВ (на примере шлакопемзобетона)

05.23.05-Стронтельнн8 материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Яскеляин Борис Всеволодович

Москва 1990

1А0ЧНЫЙ IШЕНЕГОО-СГРОЯГЕЛЬНЫИ ИНСТИТУТ

На правах руко!

Яскеляин Борис Всеволодович

ИЗМЕНЕН!® СВОЙСТВ КОНСТШЦИОНКЫХ ДЙГКИХ БЕТОНОВ ВО НРЁМШИ С УЧЙТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ (на примере шлакопемэобетона)

э'<-\

05.23.05-Ст^ителышо гатпг'-

Автореферат диссерташш на соискание учёной степени кандидата технических наук .

Москва 1990

абота шполнена в Московском ордена Трудового in автомобильно-доролном институте.

ый руководитель - кандидат технических наук,

профессор Деллос К.П. юльные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шзрбаков E.H. кандидат технических наук Кузьмина В.П. ^ущое предприятие - ЦШгл'Ш реконструкции городов.

Защита состоится " Ö " 1990г., в час. на

,ании специализированного совета К 063.08.01 по присуждению зной степени кандидата технических наук во Всесоюзном заочном генерно-строительном институте по адресу: 109807, ГШ, ¿¡осква, 19, Средняя Калитниковская ул., д.30.

С диссертацией можно ознакомься в библиотеке Всесоюзного зчного инженерно-строительного института.

Автореферат разослан " Z " 1990г.

Красного _

1»* *

Учёный секретарь с п о и ;ал и г: про ваш ю го совета

Вунькин И.Ф.

ктуальность темы. В Оонопных направлениях экономического и ^.сддцЛьного развития СССР на 1986-1990 года и на период до 2000 го-тде по таалона задача "...предусмотреть преимущественное развитие юдства изделий, обеопечивавдих снижение материалоемкости и трудоемкости строительства..."

Опьгг применения бетонов на основе шлаковой пемзы показал возможность широкого еэ использования при производстве строительных конструкций и достижения при этом определенного экономического эффекта. Анализ результатов отечественных и зарубежных исследований показывает на принципиальную возможность получения на ылакопемзо-вом щебне легкого бетона клаоса В30-В50 и эффективность его применения в несущих конструкциях.

Однако индустриальное применение выоокопрочных легких бетонов и, в чаотности, шлакопемзобетона сдерживается рядом причин. Среди них следует отметить, как одни из основных, повышенный, относительно тяжелого бетона, раоход цемента и слабую изученность изменения во времени основных расчетных характеристик легкого бетона при воздействии сжимающих нагрузок различного уровня и влиянии услоаяГ среды твердения, возраста бетона и ряда технологических факторов. Пооледнее затрудняет оценку обеспеченности эксплуатационных свойотв высокопрочных легких бетонов во времени и надежности изготовляемых из них конструкций.

Рациональное использование же изменения оонопных свойств легкого бетона во времени при их нормировании и при проектировании лонструкций дает возможность получения определенной экономии материальных реоурсоа.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии о Отраслевой программой № 035.03.234, задание 01.01 Госстроя СССР - "Комплексное и рациональное использование отходов металлургической промышленности в конструкциях из легких и облегченных бетонов".

Пель работы. Экспериментальное обоснование' и разработка практических методов нормирования основных прочностных и деформатив-ннх характеристик конструкционных легких бетонов и, в частности, шлакопемзобетона с учетом изменения их ао времени и влияния при этом технологических и эксплуатационных факторов I

Автор защищает: резульптн экспериментов по влиянии длительной сжимающей нагрузки различного уровня, времени ее воздействия, возраста конструкционного шлакопемзобетона (ШБ) в момент его рас^алудки-загруяеняя длителпой нагрузкой, усл,вий твердения,

ооъеыаой концентрации шлаковой пемзу, водоцементного отношения, подвижности бетонной омеои на его сановные свойства и изменение ¿IX во времени;

расчетную модель легкого бетона, результату численных экспериментов по влиянию времени твердения бетона, вида мелкого заполнителя, водоцеыентного отношения, объемного содержания аапощште-ля и прочности бетона на модуль упругости и коэффициент Пуаооона и на изменение их во времени;

методику. оценки напряженно-деформированного ооатояря и границы облаоти микротрещинообразования о учетом неоднородности овойотв его доставляющих и их диаграммы <ь -

основные положения метода нормирования овойотд конструкционных легких бетонов о учетом изменения их во временя и влияния технологических и вкоплуатат^онных факторов.

Научная новизна. Определены закономерности изменения приз-менной прочности, модуля упругости, деформаций уоадки и ползучести во времени и в зависимости от уровня длительной ожимающей нагрузки, возраста шлакопемзобетона, условий твердения, вида мелкого заполнителя, водоцементного отношения и объемной концентрации шлакопемзового щебня.

Зконериментально-теоратичеоким путем установлены продел длительной прочности конотрукционного шлакопемзобеюна и взаимосвязь его о границами облаоти ыикротрещинообразования,

Разработана модель легкого бетона, в основу которой положено математичеокое описание поведения бетона под снимающей нагрузкой с учетом напряженно-деформированного состояния его ооотавлявдих и разброса их овойотв.

Экспериментально подтверждена на примере ишакопемзобетона возможность использования разработанной модели для оценки напряженно-деформированного ооотояния батона и прогнозирования изменения его свойств во времени о учетом влияния ряда технологических факторов.

Практическое значение -работы. Проведанные исследования позволили:

обобщить данные предшествующих исследований и получить аналитические зависимости прочности и модуля упругости легких бетонов класса BI5-B30 на пористых'заполнителях различного вида от их возраста (времени твердения), удобные для практического применения;

получить данные об изменении во времена прззмэшюй прочности, модуля упругости, деформаций усадки и ползучести ШПБ и влияния при этом уровня длительной нагрузки ожатия, возраста и условий твердения бетона, водоцементного отношения и расхода пористого заполнителя;

предлозкить для применения при проектлровашш и расчесе конструкций из ШПБ аналитические выражения, позволяющие определить предельные деформации ползучеоти в зависимости от возраста Сетона и уровня длительной нагрузки сжатия и прегэл длительной прочности бетона;

уточнить выражение коэффициента ?гдля оценки-потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести конструкциошгого шлакопемзобетона;

показать возможность оценки предельных деформаций усадки и характеристики ползучести конструкционного ШПБ по двум технологическим параметрам - классу бетона и подвижности бетонной смеси;

сформулировать основные положения метода нормирования свойстп конструкционного легкого бетона о учетом изменения их во времени п влияния технологических и эксплуатационных факторов, использование которого прл проектировании конструкций дает возможность сократить расход цемента на 7-2%.

Реализация результатов работы. Результаты исследований бшги использованы при подготовке предложений по назначению проектной прочности бетона о учетом нормативных орокоп строительства, в проекте рекомендаций г.о технологии изготовления конструкций из шлакопемзобетона и при составлении пособия к СНнП 3.09.01-65 по производству изделий из теглих бетонов на пористых шлаковых заползш-телях,

Аптюбайвд работы. Результаты работы рассматривались на техническом семинаре лаборатории "Легких бетонов и конструкций" Ш55Б в 1983 году и кафедры "Производства эффективных'строительных изделий и конструкций" ВЗ ЩИПКС в 1969 году, а также обсуждены на 40 , 42, 45 ежегодных научно-йсоледоьагольоюос конференциях МДДИ в 1982, 1984 и 198? годах и научно-технической конференции ВолгЯСИ в 1985 году.

Объем работы. Д"ссортация состоит Из введения, иеоти глав, общих выводов, спиока литературы и приложения. Общий объем работы - 200 е., в том числе 38 рисунков, 36 таблиц, сп сок использованной .хИтературы из 98 наименования»

Состояние видрооа и задачи иоолодования. Советские ученые С.В.Александровский, Г.А.Бужевич, Г.И.Горчаков, В.Г.Довжик, И.А, Иванов, К.С.Карагетян, Р.И.Маилян, Ю.И.Мешкауокас, М.З.Симонов н другие в своих работах рассматривали изменение овойств конструкционных легких бетонов во времени. Их данные свидетельствуют о росте во времени прочности на сжатие и модули упругости легких бетонов. Значительный разброо до 60-80$ прироота этих характеристик во времени показывает на существенное влияние ряда факторов и затрудняет в достаточной степени обоснованную надежную их оценку.

Имеется небольшое количество работ, посвященных изучению влияния на свойства легких бетонов длительно действующей нагрузки, возраста бетона, клаооа, условий твердения, вида пористого заполнителя, его раохода 'I других факторов. Существенное отличие, а порой и противоречивость данных, содержащихся в этих работах, также свидетельствует о значительном влиянии рассматриваемых факторов и о необходимости учета его при раочете конструкций. Необходимо отметить, что влияние этих и другого рода факторов на свойства 1ШБ в отечественных и .зарубежных исоледойаниях не рассматривалось.

Одной из нормируемых характеристик надежной и долговечной работы бетона под нагрузкой являетоя его длительная прочность. Однако работ, в которых исследовалаоь длительная прочность легкого бетона, мало, а для ШПБ вообще нет.

Существующие модели для оценки овойотв легкого бетона позволяют определять прочность, модуль упругооти и коэффициент Пуассона бетона при принятом условии однородности овойотв его составляющих. Однако такой подход не учитывает естественного разброса свойств составляющих, который в исследованиях ряда авторов оценивается 70-100$ и не отвечает напряженно-деформированному состоянию бетона. Последнее обстоятельство оттает достоверность результатов такой оценки и ограничивает возможности практического использования.

Анализ существующих работ позволил сформулировать задачи исследования для диссертационной работы:

провести обобщение литературных данных с установлением аналитических зависимостей по изменению во времени прочности на сжатии и модуля упругости конструкционных легких бетонов различных

последовать изменение ао времени призменной прочности, модуля упругости, деформаций усадки и ползучести конструкционного ИЛ1Б и влияние на них уровня длительной сжш/апцей нагрузки 13«0,6, возраста бетона и условий твердения бетона (свободно высыхающим или гидроизолированном соотоякии) -эксплуатационные факторы;

определить время существования до разрушения образцов из ШПБ, загруженных длительной нагрузкой |]^0,75, и оценить длительную прочность, исходя из времена его эксплуатации Т = 50 лет, а ™акяе установить возможную зависимость длительней прочнооти о границами области микротрещинообразования;

исследовать изменение во времени призменной прочности и модуля упругости ШПБ и влияние на них водоцементкого отношения, расхода цемента, воды и объемной концентрации шлакопемзового щебня;

исследовать изменение во времени деформаций усадки и ползучести ШПБ и влияние на них прочности бетона, водоцементкого отношения, подвижности бетонной смеси и объемной концентрации шлакопемзового щебня;

проверить применимость формулы (5) СНпП 2.03.01-64 для ШПБ класса В20-Б50 и установить возможное влияние на коэффициент аодо-цементного ьлчосэния;

разработать структурную модель легкого бетона, учитывающую разброс свойств его составляющих, и показать возможность использования ее для определения деформативных характеристик и прогнозирования изменения их во времени с учетом влияния структуртгс и технологических факторов, а также для оценки напряженно-деформированного состояния;

разработать предложения и рекомендации по нормированию свойств легких бетонов на пористых заполнителях применительно к шлакопемзобетону о учетом изменения их во времени и дать экономическое обоснование использованию этих рекомендаций.

Строительные материалы., используемые в расЬте. В эксперимен-галышх наследованиях использовали шлаковуи пемзу ЙШ.13 фракции 5-10 мм прочностью в цилиндре 1,16-1/1 5 МПа, наоыпной плотностьв '16-750 кг/м3, гид^оэкранного споооба производства. В качестве 'едкого заполнителя применялся кварцевый песок о модулем крупно-!ти 2,05, в качестве вяжущего - портландцементы М4и0 Воскресен-исого завода "Гигант" и М500 Амвросимовского завода.

Методика проведения исследований. Исследование влияния экс-луатац>.оттх факторов на овойства легкого бетон;; проводилось на

шлзкопемзобетоне L30 оптимального ооотава и естественного твердения. Выбор класса легкого бетона осуществлялся о учетом перспективы наибольшего ее распространения в конструкциях, а условие естественного твердения - необходимостью исследования изменения сспйста шлакопемзобетона в широком возраотном диапазоне, в том числе раннего возраста. При иоследованил влияния технологических факторов планировалось использование бетонных смесей различной жеоткостп и подвижности, что исключило возможность применения пластифицирующих добавок.

3 соответствии с задачей о влиянии эксплуатационных факторов асе отформованные образцы - призмы (160 шт.) были разделены на 3 группы:

в первую вошли образцы, которые после распалубки твердели в условиях естественного сЗмена влагой с окружающим воздухом;

во вторую - образцы, которые оразу посла их распалубки гид-роизолировалиоз, и в таком состоянии они твердели и подвергалиоь исгжашыгм;

. третью группу ооставшш образцы, которце после трехдневного твердения в форме и последующей распалубки находились в условиях естественного обмена влагой о окружающей средой и предназначались для проведения исследования длительной прочности.

Образцы первой и второй групп были разделены на три оории, отличающиеся возрастом бетона в момент его раопалубки-загружения. Образцы первой серии были распалублены в возраоте Р оуток, второй серии - в,возрасте 16 суток и третьей серии - 29 суток. Такой возраст распалубки бил принят, ориентируясь на ранний возраст при строительстве из монолитного бетона, на возраст, эквивалентный по прочности моменту времени через 4-6 часов после пропаривания, а также на возраст, принятый /тя определения клаоса бетона.

Режимные образцы первой группы в течение 4-6 часов пооле их распалубки и образцы второй группы в течение 8-10 часов после их гидроизолирования загружались длительно действующей нагрузкой осевого сжатия при начальных уровнях g е 0,1, 0,3' и 0,6.

Помимо режимных образцов первой и второй групп, в каждой серии были и контрольные образцы, твердевшие на протяжении всех испытаний а ненагруженном состоянии. Контрольные и нагруженные образцы находились в помещении с температурой воздуха Т = 17°±5°С и относительной влажностью W = 80±6$.

По достижении бетоном возраста 16, 29, 100, 270 суток опре-

деленная часть образцов разгружалась и вместе о контрольными эти образцы подвергались кратковременным испытаниям на сжатие для определения призменной прочности а дефзрматкзных характеристик плахопемзобетона. При проведении длительных испытаний производились исследования деформаций усадки, ползучести и влагопотерь бетона. Влияние уровня длительной нагрузки 5^0,6 а возраста бетона в момент его распалубки-загрукенкя этой нагрузкой на его свойства оценивалось относительно характеристик бетона, распалубленного и испытанного кратковременным сжатием а вограсте 16 суток. Влияние условий твердения оценивалось отношением характеристик гадроизолированного бетона к соответствующим характеристикам высыхающего бетона при одинаковых значениях возраота бетона, уровня длительной нагрузки и длительности ее воздействия.

Образцы третьей группы загружались длительной нагрузкой в возрасте более 12 месяцев. Так:2 ъозраст был продиктован необходимостью уменьшения возможного влияния роста прочности бетона результаты исследования. С целью снижения влияния недлительную прочность разброса физико-механических характеристик по образцам они бшп: разделены на 3 подгруппы,- Группировку образцов проводи.™ по величине динамического модуля упругости /3/ бэтона при возможном отклонении его от среднего значения в подгруппе не более 3°5. Такой подход в дальнейшем показал, что разброс прочности бетона по результатам кратковременных испытаний не превышал 5%. И с пета -нно плакопемэоботонных образцов длительной нагрузкой проводилось в прумаишых установках мощностью 40 т.е. и нэ гидравлическом прессе П-125. Выбранный диапазон уровней (0,75-0,98) длительной снимающей нагрузки б->л разделен на шесть интервалов, при испытании не менее 3-х образцов в каждом интервала нагрузок. Все образцы загружались ступенями 0,1 Рь с б-минутной выдержкой на каждой ступени и измерением продольных и поперечных деформаций бетона тензоризистивнкми датчиками. Помимо тензодатчшхи, продольные деформации измерялись также о помощью переносного деформонетра с точностью ±5'10~® е.о.д. на базе 230 мм.

Исследование влияния таких технологических факторов, как прочнооть бетона, водоцементное отношение, раоход пористого заполнителя и подвижность бетонной емзои, осуществлялось на образцах из ШБ 7 раочетных составов. Варьирование расхода составлявших позволило исследовать ШПБ клаооа В15-В45 и подвижностью смеси от 4 см до 50 сек.'Для приготовления бетонны:; образцов использо-

вался цемент М500.

По каждому из ооотавов было отформовано 8 призм и 6 кубов, из которых в возряоте 16 суток 2 призмы - режимные были загружены длительной сжимающей нагрузкой 6 = 0,27-0,3К( ; 2 призмы - контрольные твердели в ненагруженном состоянии и еще 2 призмы были испытаны кратковременным сжатием с определением призменной прочности и модуля упругооти. Оставшиеся 2 призмы и 6 кубов по достижении 1ШБ возраста 28 суток были испытаны о целью определения призменной прочности, модуля упругости, кубикоаой прочнооти батона сжатию и раскалывании. Всего было испытано 56 призм и 42 кубика.

При проведении дательных испытаний ( К ~ 540 оуток) производились исследования деформаций уоадки и ползучеоти.

При определении разброса свойств составляющих шлакопемзобе-тона были изготовлены и испытаны на кратковременное ожатие 6 призм размером 4x4x76 см из цементно-пеочаного раствора и 7 призм размером 3x3x9 см из шлаковой пемзы. Образцы шлаковой пемзы выпиливались из глыб заотывшого пориэованного доменного шлакового рао-плава НЛМЗ.

Результаты исследования. Данные по изменению во времени прочности на сжатие и модуля упругооти легких бетонов различны.: видов 30 литературных источников были сгруппированы в зависимости от их марочной прочности и обработаны методами математической статистики с установлением зависимостей относительной прочнооти на сжатие, К* = к /И и модуля упругости М* = Е1 /Е от времени -I твердения легкого бетона и его клаосом - В на сжатие в аналитическом виде

«•.ода^.«^^)1-»"-1»^. (I)

М* = 1,0088

Полученные выражения (I) и (2) позволяют оценить величину прироста во времени (1«360 суток) прочности на сжатие и модуля упругости легких бетонов различных видов и классов В16-В30, '¿аер-девганх в ненагруженном состоянии.

Установлено, что с увеличением времани твердения бетона наблюдается рост его прочности на сжгтие до 15-30^ и модуля упруго-

ИТ - 1.64М

0,0363

(2)

ста на 7-18/5; больший прирост этих характеристик соответствует бетонам меньшей прочности.

Анализ литературных данных показал, что легкие бетоны на пористых мелких заполнителях имеют больший да 1% прирост прочности на сжатие и меньший прирост модуля упругости до 5%, чем равнопрочные бетоны на плотном песке. Это явление возможно объяснить относительно более высокой гидравлической активностью я водопогло-щением бетонов на пориотом песке, а следовательно, и лучшими влаж-ностными условиями, в которых находится структура твердеющего бетона. Большая деформативнооть пористого пеока по ораакенню с плотным обусловливает качественное отличие характера его работы под нагрузке.'! в растворной составляющей бетона и явдается одной из причин, сдерживающих прирост модуля упругости.

Установлена также, что легкие бетоны, твердевшие з условиях плажности воздуха более 80^, имели прирост прочности на сжатие и модуля упругости на 7-16% больше, чем бетоны, твердевшие в условиях влажности воздуха ниже 80£. При этом отмечено, что влмние вида мелкого заполнителя и влажности среды твердения на величину прироста этих характеристик уменьшается о увеличением прочности легкого бетона.

Анализ результатов экспери.'.",311талы10Г0 исследования влияния эксплуатационных факторов на прнзменную прочность и модуль упругости ШПБ 330 показал, что на протяжении времени наблюдения {«270 суток признанная прочность бетона режимных образцов была не ниже прочности контрольных образцов; модуль упругости в зависимости от уровня длительно?} сжимающей нагрузки был как меньше (до 10%), так и больше (до 3-5%) соответствующей характеристики контрольных образцов.

Последнее до некоторой степени можно объяснить двойственным характером воздействия сжимающей нагрузки; уплотняющим, прмнодя-щим к образованию определенного количества новых коагуляцнонных и кристаллизационных контактов и деструктивным, разрушающим структурные составляющие бетона. Степень уплотняюизго и деструктивного воздействия нагрузки зависит определенным образом от уровня этой нагрузки. Очевидно, с ростом уровня сжимающей нагрузки следует ожидать перехода превалирующего влияния на свойства от уплотнения к деструкции и ухудшешш вследствие итого технических показателей бетона.

Вышесказанное находит подтверждение в экспериментально усга-

козленком онЕженаа к моменту времени V = 270 оуток прироста признанной прочнооти на 4-85 а модуля упругости на 7-20^ при увеличении уровня длительной нагрузки с 0,1 до 0,6 ж негативном влиянии на модуль упругости бетона воздействия длительной нагрузки уровня 13 >0,3, выраженное в уменьшении его величина до % относительно значения в момент загружзкпя.

Иослсдовакшми Т.Гапсена, З.К.Цилооаид, л.Е.ЕМхина показано, что влажноотная усадка могот быть одной из причин, приводящих к снижешиз'прочностных свойств бетона. Поэтому, учитывая длительный характор проиодашх псолодовакий, " следует скидать некоторое отличие в показателях прочности и деформатинности ботонов, ТЕер-деющих в различных условиях. Проведенные исследования показали, что к моменту времени Ъ = 270 суток призменная прочность и модуль упругости гидроизслкрованного бетона были больше на 4-17$ соответствующих характеристик высыхающего бетона. Установлено, что влияние условий твердения слакопемзобетона в большей степени сказывается на его деформатишшх свойствах к о ростом уровня длительной ожимащой нагрузи увеличивается отличие свойств гидроизолированного и высыхащего бетона. Последнее хорошо согласуется с результатами работ З.Н.Цилосани,

Проведенные исследования показали, что изменение возраста бетона в момент распалубки-эагрукения с 2 до 29 оуток ведет к дополнительному приросту призмешюй прочности я модуля упругости до 17-24Й ШПБ, твердевших в одинаковых „-словиях, и к уменьшении отличия величины прироота этих характеристик гидроизолированного и высыхащего бетонов. Последнее в некоторой степени может быть обусловлено более плотной структурой ШПБ старшего возраста, что уменьшает.влагопотери бетона и рагзит-з влажноотной усадки, ствительно, данные эксперимента показывают уменьшение влаРопотерь до 23$ и усадочных деформаций до 13% о увеличением возраста ШБ вг момент распалубки-загружеш'я.

Данные наблюдения за деформациям:! ползучести были обработаны в соответствии о рекомендуемой ГОСТ 24544-81 методикой. Полученные значения величины условно-предельных относительных деформаций ползучести увеличиваются с ростом уровня длительной нагрузки и возраста ШПБ. При зим такая взаимосвязь имеет нелинейный характер и с увеличением возраста бетона ода проявляется для меньших значений уровня длительной нагруз;«.

Корреляционный анализ'результатов исследования ползучеоти

высыхающего ШПБ позволил получить заняоимооть от уровня

длительной нагрузки ОД««»] «г 0,6 ц возраста бетона в момент рас-палубки-за груженая 2 оут «Т«4 30 оут. в аналитическом виде

* 0.61-5

&.(«*0-10& = 138,5-«] (7) . (3)

Установлено, что на величину оказывают значительное

влияние условия твердения бетона. Так, ара одинаковых уровнях длительной нагрузки )]г0,3 ползучесть высыхащего ШПБ превышала ползучесть гидроизоллрованного на 7-27$ а большее превышение соответствовало нагрузке более высокого уровня. Последнее обстоятельство позволяет рекомендовать в целях снижешш величины потерь предварительного напряжения выполнение поверхностной гидроизоляции (обмазочной или пропиточной) железобетонных конструкций. Ожидаемый эффект от выполнения гидроизоляции особенно значителен при уровнях обжатия бетона ^0,5 '.до 30$).

Проведенные испытания шлакопемзобетона ВЗО, загруженного длительной снимающей нагрузкой высокого уровня 0,75^^^0,98, позволили измерить время существования бетона под нагрузкой выбранного уровня до разрушения. Обработав результаты испытаний 30 шлакопем-зобетоншх образцов методами штематичеокой статистики, была получена аналитическая зависимость между уровнем длительной сжимающей нагрузки »] и временем Т существования шлакопемзобетона под на гр-кой этого уровня до разрушения. Исходя из времени нормальной эксглуатации бетона, равного 50 лот, предел длительной прочности ftf конструкционного шлакопемзобетона, по нашей оценке, составил 0,8 от его призменной прочности на момент начала испытания. Измерение продольных и поперечных деформаций шлакопемзобетона при загружении его длительной нагрузкой позволило определить границы области микротрещинообразования, взаимосвязь' которых с пределом длительной прочности выражается эмпирическими выражениями:

И» = +0,3-11, ; Й^-0,09-Й1 . (4)

Второе выражение свидетельствует, что предел длительной прочности конструкционного шлакопемзобетона лежит ниже верхней границы области микротрещинообразования. Здесь можно отметить, что предел длительной прочности тяжелого бетона О.Я.Борг с сотрудни-

ками предложил принимать равным верхней границе области микротре-щинообразования Ксас •

Рассмотрение графиков зависимости I] =|(Ь) (рис.1) позволяет отметить интересную особенность поведения илакопемзобетона под нагрузкой у>0,89, что соответствует его верхней границе области микротрещиаообразоваиия, Время его сущеотьованил до разру-шшш меньше времени существования равнопрочного тяжелого бетона, (данные А.З.Яшша) под нагрузкой такого же уровня. Такое поведение илакопемзобетона, возможно, обусловлено его более хрупким разрушением при действии скимавдей нагрузки, а также отмечаемой в исследованиях ряда авторов меньшей величиной коэффициента пластичности. При уровнях сжимающей нагрувки ^ 0,89 наблюдается обратная картина. Здесь поведение шлакопемзобетона характеризуется более однородным внутренним напряженно-деформированным состоянием вследствие меньшего различия свойств его ооставлянцих.

Исследование влияния технологических факторов на свойотва 1НПБ установило, что о увеличением В/Ц от 0,35 до 0,63 прирост во времени призменной прочности возрастает на 24-26$, модуля упругости на 7-9$, а величина этих характеристик в возрасте 28 оуток уменьшается, причом признанная прочнооть в оольшей отепени (до п0%). Варьирование В/Ц расходом цемента приводит к более оущеот-ненным изменениям призменной прочности и модуля упругооти, чем такие же изменения В/Ц расходом воды. Отмеченное выше можно объяснить тем, что от расхода цемента напрямую зависит удельное оо-держашт продуктов гидратации, кристаллической фазы и межкриотал-лических контактов. Последние обусловливают жеоткооть и Прочность матрицы и бетона в целом.

По данным наблюдения, увеличение объемной концентрации 'щп-копемзового щебня на 17-20$ вызывает онижение призменной прочности и модуля упругости на 6-10$. Установлено, что изменение объемного содержания щебня оказывает противоположное влияние на прирост прочности и модуля упругости во времени и в выбранном интервале варьирования объемного содержания от 0,4 до 0,65 он ооота-вил 8-10$.

Не установлено какого-чяибо существенного влияния длительной нагрузки сжатия (17«;0,3) на прирост во времени призменной прочности и модуля упругости, а отличие характеристик режимных и контрольных образцов на протяжении времени наблюдения ^ «640 оут. не превышало 3-41?.

существовании бетона под этой нагрузкой до разрушения.

В исследованиях А.В.Шойкина, О.Я.Берга, З.Н.Цилооанв. Т.Ган-сена и др. для тяжелого бетона показано, что увеличение расхода заполнителя ведет к снижению деформаций усадки и ползучести, причем последнее в большой отепсни. Применительно к легким бетонам закономерность эта долены сохраняться, но, учитывая повышенную деформативнооть пористого заполнителя, следует ожидать меньшего влияния на деформации уоадаа и ползучести.4' Действительно, э наших исследованиях увеличение объемной концентрации шлаковой пемзы на 16-16/5 вызывает снижение усадки на 6-7#, ползу^чсти на 10-11%, у тяжелого бетона соответственно 17-22$ и 32-35$, Интераспо отметить, что соотношении в приращениях усадки и ползучести тяжелого и легкого бетона отвечают отношениям модулей упругости их заполнителей (Е1>б/Ел>(3 « 3 3,5).

Таким образом,"зависимость деформаций усадки и ползучести тяжелого бетона от содержания крупного заполнителя качественно сохраняется и для конструкционного левого бетона, однако количественная сторона такой зависимости обусловливается деформативнымн характеристиками заполнителя и, в частности, модулам упругости, с уменьшением которого снижается и влияние его расхода.

Характер влияния аодоцементного отношения на деформации уоа-дки тяжелого бетона, по мнаи™га О.Я.Берга, А.Е.Шейкина и др., в значительной отепзнл определяется содержанием В и Ц. Действительно, для ШГ1Б нами установлено, что увеличение В/Ц на 25-28$ расходом воды вызывает рост деформаций усадки на 11-13$, а таков же изменение В/Ц расходом цемента приводи» к снижению их на 8-10$. В отличие от деОрмаций усадки влияние В/Ц на полаучость ШПБ практически не зависит от того, каким из оставляющих - В или Ц варьировалось водоцементное отношение, и о роотом В/Ц на 13-17.1 характеристика ползучести увеличивается на 10-13$.

Полученные значения предельных деформаций уоадки и характеристик ползучести ШПБ были сгруппированы в зависимости от класса бетона и показателя.подвижнооти бетонной смеои. Результаты такой группировки'приведены в табл.1.

Данные этой таблицы свидетельствуют, что оценку усадки и ползучести возможно проводить по этим двум взаимонезависящим технологическим факторам. Примем показатель подвижности бетонной сноси является наиболее стабильной характеристикой качества бетона, которая назначается и контролируется независимо от свойств и расхода составляющих. Необходимо отметить имеющийся положительный

опыт такой оценки для тяжелого бетода при расчета йетонаых и железобетонных ионотрукций.

Таблица I

Значения предельных деформаций усади? и характеристики ползучести

I Характеристика подвижности бетонной омеои йв^Ца | O.K., ом 1 Жесткооть, оэк. _| 5-2 j 5-15 | 15-25 j 85-38 j 35-45 | 45-60

- - ай" ы ■ ы* ы

- м ш ы - -

Ы Si Btf EflT - -

Примечания. I. Над чертой даны значения 6«. Юб, под чертой - характеристика ползучести.

2. х - значения ¿V и V экстраполированы.

Анализ деформаций усадки и.ползучести на начальном периоде времени наблюдения 1'-Т*Ю0 сут. показал, что значения поправочного коэффициента , характеризующего интенсивность роста деформаций, в значительной степени (до 20-30$) отлетаются от рекомендованных СНиЛ 2.03.01-84 и для их оценки были получены аналитические зависимости. Отмечается тенденция снижения коэффициента о ростом В/Ц.

Для оценки овойотв бетона, изменения их во времени и его напряженно-деформированного соотояния была разработана структурная модель легкого бетона. При разработке модели легкого бетона были сделаны следующие допущения: разброо свойств заполнителя учитывается функцией распределения; разрушение составляющих бетона при осевом сжатии происходит п результате достижения поперечными деформациями предельного значения; составляющие бетона до их разрушения работают упруго, а пластические (псовдоупругие) деформации обусловлены разрушением отдельных объемов составляющих

бетона; изменение овойотв легкого бетона диктуется »вменением свойота его растворной составляющей,

С целью проверки применимости разработанной модели батона для оценки свойств шлекопеаэобетона были провздены испытания его ооотавлягацих. Результаты пзшлания плановой пемзы показали, что характор распределения плотности шлаковой пемзы описывается нор-малышм законом; зависимость поперечных деформаций от величины сжимающей нагрузки носит практически линейный характер; функциональная оачзь мэжду предельными поперечными деформациями плотностью шлаковой пемзы и модуле?* упругости опиоываетоя уравнениями

= 71,35 О.)-1.'72» (г= 0,697); (5)

Е> = 9,4 (¿а-0'88. (1 = 0,741), (6)

Результаты иопытания растворной составляющей позволили аппроксимировать заяисимооть между величиной поперечной деформации б»-* и степенью ее поэрекдзншсти л V в оледуацем вида

= (0,99965)^7", (7)

Сравнение определенных экспериментальным и теоретическим путем основных свойств шлакопемзобетона (ом, табл.2) свидетельствует о хорошей их сходимости и возможности использования разработанной модели легкого бетона дли прогнозирования изменения овойотв легкого бетона во времени, а такжо оценки его напряиешю-деформи-ровашюго состояния и границ облаоти микротрещинообразования, исходя ив характеристик его составляющих и их разброоа.

Таблица 2

Основные результаты акоперимегтальной проверки разработанной модели легкого бетона

¡Экспериментальные| Теоретические

Контролируемая !_данные_!_данные_

характеристика | для бетона в-возрасте Т. стгг.

30 ! 100 I 30 ! 100

Призменная Прочность, Ша

Модуль упругости Ей Ю-3, МПа

Коэффициент Пуассона

Границы области микротрещи-нообразовагаш К«

43,60 46,70 39,30 41,30

22,74 23,76 22,3 23,1

0,206 0,196 0,1614 0,1908

0,481 0,492 0,481 0,482

0,892 0,904 0,84 0,845

Данные исследований позволили разработать предложения и рекомендации по некоторым вопросам нормирования прочности и модуля упругости конструкционного шлакопемзобетона В15-В30 о учетом изменения их во времени и влияния при этом вида мелкого заполнителя, влажности среды твердения, длительно действующей нагрузки различного уровня ОД«51] .& 0,6, времени ее воздействия и возраста бетона в момент его раопалубки-загружешщ, Расчет конструкций, выполненный о учетом разработанных предложений, показал возможность экономии цемента до 1-9$.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ данных литературного обобщения позволил выявить общие закономерности изменения во времени прочнооти на сжатие и модуля упругости легких бетонов В16-В30 на пористых заполнителях различных видов, твердевших в ненагруженном состоянии, и предложить для оценки этих изменений аналитические зависимости,

2. Результаты исследования позволили установить влияние технологических и эксплуатационных факторов на свойства конструкционного легкого бетона и на изменение их во времени, при этом по степени влияния эти факторы можно расположить следующим образом: возраст бетона в момент его раопалубки-загружения длительной нагрузкой (13-27$), уоловия твердеши бетона (10-24%), водоцемент-ное отношение (7-18$), уровень длительной нагрузки (6-15$),.вид мелкого заполнителя (5-8$), расход крупного пористого (3-7$).

3. Экспериментально-теоретическими исследованиями установлены эмпирические зависимости между уровнем длительной сжимающей нагрузки и временем существования конструкционного' ШПБ под этой нагрузкой до разрушения, а также пределом длительной прочности и границами области микротрещинообразования.

4. Установлено, что значения поправочных коэффициентов

и У" для ШПБ в значительной степени (до 30$) отличаются от рекомендуемых СНаП 2.03.01-84 и для их оценки предложены эмпирические зависимости.

5. Экспериментальные исследования позволили разработать практический метод нормирования основных характеристик конструкционного легкого бетона с учетом изменения их во времени и влияния ряда факторов и, в случае использовашш его, получить эконожсо цемента ло 7-9$,

Основные Полокашш диссертация опубликованы в оледувдих работах!

1. Деллоо К.П.к Яоквляин Б,В., ^рмакоаокий В.Н. Ивменение прочности и деформативности шлакопемзобетона ао времени; Труды / МАДО. -Мо 1962. - 0.97-101.

2. Деллоо К.П., Ясколяин Б.В. Кешнениа свойотв конструкционных легких бетонов во времени // Батон а железобетон. 1983.

№ 7. С.14-16.

3. А.О. & 1043562. СССР» Способ измерения скорости распространения упругих воли / Авт.иаобрвт. Б.В.Ясквляин. ОПуЛл. в Б.И., 1983, № 35.

4. Ярмаковокий В.Н., Яскеляин Б,В. Длительная прочность конструкционного вшакоьомзобе»ож» Труда / МАЛИ. - 1984, ~ С.34-39.

5. Деллоо К.П., Яоколяий Б.В., Садов Б.В,, Булаев В.А. Исследование особенности работы конструкционного шлакопемзобетона

в несущих злементрх аданий транспортных вооружений! Тезисы докладов Ш Всесоюзной конференции но легким бв*онам / - М., 1986. -О.159-160.

'. ... •. /Г/у-чу*//*1 -/¿К? ?