автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Методы оценки влияния различных факторов на процесс микроразрушений бетона под нагрузкой

На правах рукописи

щ:

Бобров Владимир Викторович

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС МИКРОРАЗРУШЕНИЙ БЕТОНА ПОД НАГРУЗКОЙ

Специальность 05.23.01- Строительные конструкции, здания, сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 МАЙ 2015

005569078

Москва-2015

005569078

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Берлинова Марина Николаевна

Официальные оппоненты:

Звездов Андрей Иванович, доктор технических наук, профессор заместитель генерального директора по науке Открытого акционерного общества «Научно-исследовательский центр «Строительство» (ОАО «НИЦ «Строительство»)

Клюева Наталия Витальевна, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой Промышленного и гражданского строительства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий» (ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)»)

Защита состоится 10 июня 2015 г., в 15.00 на заседании диссертационного совета Д218.005.05 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 7618.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте МГУПС (МИИТ), www.miit.ru.

А втореферат разослан «2-<Р» 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

М.В. Шавыкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В современных условиях железобетон является одним из основных строительных материалов.

К настоящему времени выполнен большой объем экспериментально-теоретических работ по оценке физико-механических свойств бетона и факторов влияющих на них.

Основными факторами влияния на прочностные и деформативные свойства бетона являются: форма и размер элемента, напряженное состояние, условия твердения, а также микроразрушения (далее применяется термин микротрещинообразование). Важно то, что начало процесса микротрещинообразования соответствует началу развития упругопластических деформаций бетона. Знание этой границы открывает возможность использовать без специальных экспериментов упругопластическую теорию прочности, например предложенную профессором В.М. Бондаренко.

В научной литературе представлена зависимость границы микротрещинообразования от призменной прочности бетона, определенная в условиях центрального сжатия. Эта зависимость не учитывает основные факторы, определяющие прочность бетона, а именно: условия твердения, характер напряженного состояния, форму и размер железобетонных конструкций.

Отсюда следует, что проведение исследований с целью разработки методики аналитического определения границы микроразрушений, с учетом влияния вида напряженного состояния, условий твердения, формы и размеров конструкций является весьма актуальной задачей.

Цель исследования - разработка методики аналитического определения границы микроразрушений с учетом влияния условий твердения, характера напряженного состояния, формы и размеров железобетонных конструкций, которая обеспечит нормирование необходимых для расчета параметров.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ теоретических и экспериментальных исследований в области микротрещинообразования бетона в нагруженных конструкциях;

- установить влияние на процесс микротрещинообразования характера напряженного состояния бетона, соответствующего изгибу и внецетренному сжатию;

- изучить характер процессов микротрещинообразования при плоском напряженном состоянии (двухосном сжатии) и при усадке (в защитном слое);

- установить влияние размеров и особенностей поперечного сечения конструкции на процессы микротрещинообразования.

Объектом исследования является влияние различных факторов на уровень возникновения микроразрушений в бетоне под нагрузкой.

Предметом исследования является напряженное состояние и деформации железобетонных конструкций, характеризуемые границей микротрещинообразования с учетом влияния на ее уровень условий твердения, характера напряженного состояния, формы и размеров конструкций.

Методы исследования - аналитические методы математической статистики и способы определения напряжений соответствующих

началу микроразрушений и развитию пластических деформаций методами теории прочности бетона.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- произведена количественная оценка влияния характера напряженного состояния железобетонных конструкций (изгиб, двухосное сжатие) на границу микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях;

- учтено влияние условий твердения на уровень границы микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях;

- определены зависимости границы микротрещинообразования от размеров и формы элемента, в частности от усадочных напряжений в защитном слое, а также способы регулирования усадочных напряжений;

- разработан метод аналитического определения границы микротрещинообразования как функции призменной прочности бетона при сжатии с учетом влияния ряда факторов, а именно: условий твердения, усадки бетона в защитном слое и характера напряжённого состояния конструкций, путем применения разработанной системы поправочных коэффициентов, учитывающих влияние данных факторов на уровень границы микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях.

Практическая значимость результатов исследования заключается в предложении метода нормирования границы микротрещинообразования, знание которой имеет существенное значение для расчета и проектирования строительных конструкций, зданий и сооружений.

Получены поправочные коэффициенты К,, К2, учитывающие условия твердения, характер напряженного состояния, усадку в

защитном слое, для определения границы микротрещинообразования как функции призменной прочности бетона.

Разработана методика аналитического определения напряжения, соответствующего началу микроразрушений, которая позволяет реализовать на практике упругопластический метод расчета без проведения специальных экспериментов. Методика учитывает влияние условий твердения, характера напряженного состояния (осевое сжатие, изгиб, двухосное сжатие), геометрические характеристики конструкций (усадку в защитном слое) на границу возникновения микроразрушений. Использование предложенной методики позволит прогнозировать изменение прочностных и деформативных свойств бетона во времени.

Достоверность и обоснованность результатов

диссертационного исследования обеспечена применением общепринятых методик для проведения экспериментальных исследований, использованием большого количества

экспериментальных данных и статистических методов их обработки.

Внедрение результатов работы. Положения и результаты настоящей работы использованы ОАО «ЦНИИПромзданий» при разработке проекта реконструкции «Семейного торгового центра Mera - Самара».

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждались на международной конференции «СТРОЙИНВЕСТ 2010», научно-технической конференции факультета реконструкции и строительства МГАКХиС (201 1 г.), международной научно-технической конференции «Промышленное и гражданское строительство в современных условиях», посвященной 90-летию

факультета ПГС МГСУ "(2011 г.), научно-технической конференции ОАО «ЦНИИПромзданий» (2014 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 научных статьях, в том числе 7 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации материалов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 155 наименований и приложения. Работа изложена на 128 страницах, из них 114 страниц машинописного текста, которые содержат 23 рисунка, 32 таблицы.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- результаты анализа изучения данных опубликованных исследований влияния различных факторов (напряженного состояния конструкций, условий твердения, формы и размеров сечения, усадки в защитном слое) на границу микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях;

- количественная оценка влияния вышеперечисленных факторов на границу микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях;

- методика аналитического определения границы микротрещинообразования как функции прочности бетона при сжатии с учетом влияния напряженного состояния конструкций, условий твердения, усадки в защитном слое, путем применения разработанной системы поправочных коэффициентов, учитывающих влияние данных факторов на уровень границы микротрещинообразования в бетонных и железобетонных конструкциях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, цели и задачи исследований, определена область практического использования полученных результатов. Приведена общая характеристика работы и ее основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе диссертации проведен анализ существующих теоретических и экспериментальных положений состояния вопроса, проанализированы научные работы известных ученых, посвященные исследованию прочностных свойств бетона и железобетона. Изучена зависимость прочностных свойств бетона в конструкциях от размеров и формы сечения, от характера напряженного состояния. В какой мере эти зависимости распространяются на процессы образования и развития микроразрушений, оставалось неизвестным. В связи с чем, необходима количественная оценка влияния различных факторов на границу начала микроразрушений, что определило предмет исследования в данной диссертационной работе и рассмотрено в последующих разделах.

В современных математических моделях расчета железобетонных конструкций учтены реологические свойства бетона, его анизотропия, нелинейный характер деформирования, режимы нагружения конструкций.

Большой вклад в разработку современной теории железобетона внесли работы С.В.Александровского, В.М.Бондаренко, О.Я.Берга, В.И. Байкова, М.В.Берлинова, А.А.Гвоздева, Ю.Н.Гущи, А.С.Залесова,

A.В.Забегаева, Н.И.Карпенко, А.Ф.Лолейта, Е.А.Ларионова,

B.Г.Назаренко, Р.Л.Серых, B.C. Федорова и многих других учёных.

Более или менее обширные исследования осуществлялись на образцах ограниченного размера при их центральном сжатии. Именно эти исследования позволили установить связь между призменной прочностью Я/, и напряжениями , соответствующими началу процесса микротрещинообразования.

Разрушение представляет собой не мгновенный, тождественный нарушению целостности материала, а постепенный процесс, характеризующийся образованием микротрещин и их последующим развитием под действием внешней нагрузки. Напряжения соответствующие началу процесса микротрещинообразования зависят от целого ряда факторов. Однако размер этого влияния на уровень границы микротрещинообразования не установлен.

Определение начала процесса микротрещинообразования в бетоне железобетонных конструкций с учетом факторов, оказывающих влияние на уровень границы микротрещинообразования позволит повысить расчетную надежность конструкций зданий и сооружений.

В рамках проводимых исследований изучены следующие вопросы:

- влияние на процесс микротрещинообразования условий твердения и состава бетона;

- влияние на процесс микротрещинообразования характера напряженного состояния бетона, соответствующего изгибу и внецетренному сжатию;

- характер процессов микротрещинообразования при плоском напряженном состоянии (двухосном сжатии);

- влияние размеров и особенностей поперечного сечения конструкции на процессы микротрещинообразования.

Во второй главе диссертационной работы было изучено влияние условий твердения, состава бетона, формы поперечного сечения на границу микротрещинообразования при центральном сжатии.

Большинство экспериментальных исследований процессов образования и развития микротрещин в бетоне при центральном сжатии было выполнено на образцах естественного твердения (работы A.B. Ахмедова, О.Я. Берга, С.Л. Орлова, Г.Н. Писанко, P.M. Топчияна, Ю.Н. Хромца, E.H. Щербакова и др.).

В результате анализа экспериментальных данных было установлено, что по мере увеличения прочности увеличиваются и напряжения, соответствующие началу микроразрушений.

В работе О.Я. Берга и Ю.Н. Хромца была предложена аналитическая зависимость для определения границы микротрещинообразования:

R

= 0,350,55

(1)

где Rb - призменная прочность, кг/см2 .

В работе P.M. Топчияна для зависимости Л"

(2)

было предложено выражение без использования логарифмической зависимости:

^ = 0,007 (3)

/?* r:

где Rb- призменная"прочность, МПа.

В результатах обеих вышеуказанных работ имеется определенный разброс значений относительной границы микротрещинообразования. Известно, что на разброс значений R'r/Rb существенное влияние оказывает пористость цементного камня (работа A.B. Ахмедова). При одной и той же прочности бетона величина R^rj Rh тем меньше, чем выше пористость цементного камня. Помимо различного состава у образцов менялись и условия твердения. Анализ результатов экспериментальных данных образцов бетона различных по составу и условиям твердения представлен графически на рисунке 1.

Как видно из графика (рисунок 1) граница микроразрушений

Rl/Rb для пропаренного бетона несколько ниже, чем для бетона

естественного твердения. Снижение величины напряжений R°T/Rb в

этом случае составляет 20%. Граница микроразрушений для песчаного бетона выше, чем соответствующие напряжения для бетона (естественного твердения). Разница между напряжениями до 15%.

Полученное в экспериментах различие в напряжениях R"r/Rb можно объяснить различием в усадочных деформациях исследованных бетонов. Пропарка увеличивает усадку и, как следствие, уровень Rr/Rb снижается. Отсутствие жесткого крупного заполнителя в песчаном бетоне уменьшает стесненную усадку цементного камня и поэтому уровень R°JRh повышается.

К л.

0,5 |— 0,4 0,3

песчаный бетон

+ - бетон естественного твердения о - пропаренный бетон

д.

л оЯ

°о

+ +

Ь

++о °

Д Дд

дД

О О

10 20 30 40 50 60 70 80 Яь (МПа)

Рисунок 1 - Результаты испытаний бетона

Поэтому с целью повышения границы микроразрушений следует стремиться к снижению усадочных деформаций.

Многие железобетонные конструкции отличаются сложной формой поперечного сечения, не соответствующей поперечному сечению опытных образцов в виде призм.

По результатам изученных экспериментов выявлено, что прочность образцов и призм при естественном твердении и при пропаривании несколько различается. Граница микроразрушений по массиву тела образца как при естественном твердении, так и при пропаривании в среднем совпадает с той же границей для призм. Расхождение составляет 2-3%. Граница микроразрушений, зафиксированная в образцах по защитному слою, значительно ниже, чем в соответствующих призмах и по массиву тел тех же образцов.

В образцах и призмах из песчаного бетона граница микротрещинообразования несколько повышена по сравнению с уровнем границы микротрещинообразования в конструкциях из обычного бетона. Кроме того, в образцах из этого бетона

обнаруживается меньшее снижение Лт в защитном слое по сравнению с образцами из обычного бетона. Так, это снижение составляет в среднем 20% для образцов естественного твердения и 28% для пропаренного бетона.

В целях установления влияние хомутов на образование и развитие микротрещин в защитном слое проведено сравнение относительной границы трещинообразования образцов с хомутами и без них, показавшее, что момент образования микротрещин практически не зависит от наличия или отсутствия хомутов.

Третья глава посвящена изучению процессов микротрещинообразования при изгибе и внецентренном сжатии.

К настоящему времени известны работы О.Я. Берга, Г.Н. Писанко, Ю.Н. Хромца и С.Л.Орлова, в которых исследовались процессы образования и развития микроразрушений в сжатой зоне изгибаемых элементов. Во всех опытах, в целях сопоставимости результатов исследований, использовались одинаковые, специально для этих целей запроектированные балки. Одновременно с балками изготавливалось необходимое количество кубиков и призм для определения кубиковой и призменной прочности бетона.

Анализ результатов экспериментов показал, что процесс микроразрушений начинается с верхнего наиболее напряженного слоя бетона и по мере повышения нагрузки распространяется вглубь сечения,

однако, величина Л у- при этом не остается постоянной и возрастает по

мере удаления от верхней грани сечения.

Сопоставление значений Ц1^ для призм и для верхнего слоя

изгибаемого элемента показало, что при изгибе микроразрушения возникают при более высоких напряжениях, чем при сжатии.

Так как граница микроразрушений в процессе нагружения опытных образцов определялась тензометрическим и ультразвуковым

способами представляет интерес сопоставление значений Кр,

полученных упомянутыми выше способами. Анализ результатов испытаний образцов на внецентренное сжатие показал, что, несмотря на то, что тензометрический способ давал возможность определять деформации непосредственно на поверхности образца, а пучек ультразвуковых колебаний проходил на расстоянии 1 см от поверхности,

значения , определенные по обоим методам, дают достаточно

близкие результаты. Средняя разница в значениях Цт составляет 0,012, а разброс данных находится в пределах 0,93-1,04. Проведенное сопоставление позволяет использовать результаты, полученные ультразвуковым методом, поскольку этот метод позволяет установить

значения Цт не только по граням образца, но и в его теле.

Как следует из результатов экспериментальных данных величина напряжений для внецентренного сжатия несколько выше, чем при

центральном приложении сжимающей нагрузки. Причем это различие больше у бетонов низкой прочности, чем у высокопрочного бетона.

Можно также отметить, что граница образования микроразрушений в теле образцов выше, чем на их поверхности. Указанная разница возрастает с увеличением эксцентриситета, но менее заметна у образцов из бетона высокой прочности.

В заключительной главе работы будут предложены поправочные коэффициенты, позволяющие количественно оценить влияние изгиба на уровень границы микротрещинообразования в зависимости от призменной прочности бетона. Для удобства использования, а также в соответствии с нормативными документами, значения коэффициентов пересчитаны для классов бетона.

В четвертой главе проведен анализ результатов экспериментальных исследований процесса микроразрушения в условиях двухосного напряженного состояния.

В строительной практике достаточно часто встречаются конструкции, работающие в условиях двухосного сжатия. К ним, например, относятся конструктивные элементы с взаимно перпендикулярной предварительно напряженной арматурой, балки с

преднапряженной растянутой арматурой и преднапряженными хомутами и т.п.

Большинство исследований двухосного напряженного состояния, проведенных в конце прошлого столетия, не рассматривали процессов микротрещинообразования (работы Д.В. Акридина, О.Я. Берга, Г.А. Гениева, Н.И. Давиденкова, Н.В. Смирнова, В.А. Яркова). Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что они достаточно противоречивы. Так, в ряде работ было установлено, что наличие второго сжимающего напряжения, меньшего или равного основному, не оказывает влияния на прочность конструкции. В других работах было установлено, что под влиянием второго напряжения прочность образцов существенно (в 1,4 -^2,7) возрастает.

Данные экспериментов позволяют сказать о том, что величина напряжения является практически одинаковой как при одноосном, так и при двухосном сжатии при условии отсутствия трения по периметру образца.

Из результатов испытаний образцов с трением по контактным поверхностям образца и испытательной установки следует, что при одноосном сжатии микроразрушения в образце возникают при более низких напряжениях, чем при двухосном сжатии.

Наглядное подтверждение этому дают графики зависимости коэффициента поперечной деформации от напряжений 1/ = /(сг1), представленные на рисунке 2.

Таким образом, можно заключить, что сложное напряженное состояние, возникающее в результате трения по контуру образца, влияет на появление и развитие микроразрушений.

V 1,0

0,4 0,2

-----

./1

*

е— э—е— в-©- - 2

0 5 10 15 20 25 30 о, (МПа)

Рисунок 2 - Графики зависимости коэффициента поперечной деформации и = /(сг|) при сжатии: 1 - одноосном; 2-двухосном.

Изучение влияния напряжений от усадки на процесс микротрещинообразования показало, что возникающие в процессе твердения бетона деформации усадки при наличии жестких включений в виде арматурных стержней или иных жестких закладных деталей могут создавать значительные растягивающие напряжения в сочетании с сжимающими напряжениями арматуры.

Исследования напряженного состояния от стесненной усадки проводились для оценки сил сцепления арматуры с бетоном. Между тем, стесненная усадка помимо радиальных сжимающих напряжений создает в бетоне еще и растягивающие напряжения.

Появление растягивающих напряжений оказывает определенное влияние на появление и развитие микротрещин в бетоне. Качественную оценку такого влияния можно проследить по результатам специально проведенного эксперимента (О.Я. Берг, Г.Н. Писанко, Ю.Н. Хромец, E.H. Щербаков), в котором опытные образцы после бетонирования были помещены в разные температурно-влажностные условия.

Изучение данных экспериментов позволяет заключить, что условия хранения несущественно повлияли на прочность образцов и на уровень напряжений по массиву образцов. В то же время трещиностойкость защитного слоя, в котором напряжения от стесненной усадки надо полагать были максимальными, существенно зависит от их величины, что подтверждает существенное влияние усадки на процесс образования и развития микроразрушений.

В пятой главе приводится разработанная в диссертации методика аналитического расчета границы микроразрушений. Показано, что возможно аналитическое прогнозирование границы микроразрушений Rr'/Rh• Такое прогнозирование может быть осуществлено, если Rj/Rh рассматривать как функцию прочности бетона при сжатии. Получена аналитическая зависимость R,°/Rh = f,(Rh). Предложено учитывать влияние условий твердения, усадки бетона и характера напряжённого состояния конструкций путем введения в полученной зависимости R"j/Rf,=fi(Rt) соответствующих поправочных коэффициентов. Аналитически получены значения коэффициентов, которые могут быть использованы на стадии проектирования железобетонных конструкций, что позволит более обоснованно принимать конструктивные решения.

Исследования подтвердили, что граница микроразрушений является функцией прочности бетона на сжатие. Предложена уточненная зависимость Я°т/Яь =/(Ль):

—^ = 0,15 + 0,012 - 0,000083 Я2Ь (4)

"ь

где Ку - напряжение, при котором возникают первые нарушения сплошности бетона и начинает возрастать коэффициент поперечной деформации, МПа;

Яь~ призменная прочность бетона на сжатие, МПа.

Приведенная выше зависимость соответствует бетону, твердевшему в естественных условиях и работающему в условиях центрального сжатия.

Исследованиями установлено, что граница микроразрушений зависит не только от прочности материала, но и от целого ряда других факторов: условий твердения, характера напряженного состояния и др. Учесть влияние этих факторов целесообразно введением к формуле Л"///гЛ=//(ТгАу) системы соответствующих поправочных коэффициентов:

^~=/{Як)КхК2......К„ (5)

Условия твердения оказывают существенное влияние на реологические свойства бетона, его усадку и ползучесть, что в свою очередь отражается на процессах микротрещинообразования. Соответствующие поправочные коэффициенты К, приведены в таблице 1.

Определенное влияние на уровень напряжений Я°т/Яь оказывает вид напряженного состояния. Так, граница образования микротрещин в

наиболее напряженном слое изгибаемого или внецентренно сжатого элемента выше соответствующего значения, полученного при центральном сжатии. Значение поправочных коэффициентов К2, учитывающих вид напряженного состояния, приведены в таблице 1.

Двухосное поле напряжений, возникающее при действии сжимающих напряжений и растягивающих напряжений от естественной усадки оказывает весьма существенное влияние на развитие микротрещин в защитном слое бетона. Как показали проведенные исследования величина растягивающих напряжений зависит от относительной толщины защитного слоя, прочности бетона, его модуля деформации и характеристик деформаций усадки и ползучести. Соответствующие поправочные коэффициенты К3 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры бетона, характеризующие процесс микроразрушений

Параметр Класс бетона по прочности на сжатие

В15 В20 В25 взо В35 В40 В45 В50 В55 В60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Призменная прочность /?», МПа 11,0 15,0 18,5 22,0 25.5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0

Прочность при осевом растяжении МПа 1,1 1,35 1,55 1,75 1,95 2,1 2,25 2,45 2,6 2,75

Начальный модуль упругости при сжатии Ек х 10"1 МПа 24,0 27,5 30,0 32,5 34,5 36,0 37,0 38,0 39,0 39,5

Коэффициент ползучести 9 при влажности окружающей среды, % >75 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1,3 и 1,1 1,0

40-75 3,4 2,8 2,5 2,3 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5 1,4

<40 4,8 4,0 3,6 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0

Граница микро-трещинообразования Л°т, МПа 3,0 4,7 6,3 8,1 10,2 12,5 14,4 16,9 19,3 21,9

МПа 0,27 0,31 0,34 0,37 0,40 0,43 0,45 0,47 0,49 0,51

Гранина увеличения объема «V, МПа 5,6 8,1 10,4 12,9 15,5 18,2 21,6 24,8 26,8 29,9

«У«*, МПа 0,51 0,54 0,54 0,59 0,61 0,63 0,66 0,68 0,69 0,70

Коэффициент Ки учитывающий условия твердения естественные условия при влажности воздуха, % >75 1,01 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,05 1,06 1,06 1,06

40-75 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

<40 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,79 0,80 0,80 0,80

нропар ивание 0,76 0,77 0.78 0,79 0,79 0,80 0,80 0,80 0,81 0,81

Коэффициент Къ учитывающий вид напряженного Изгиб 1,23 1,22 1.21 1,21 1,20 1,20 1,19 1,19 1,18 1,17

Двухосное сжатие 1,09 1,08 1,07 1,06 1,05 1,05 1,05 1,04 1,04 1,04

состояния

Коэффициент К учитывающий усадку в защитном слое при условии естествен ного твердения и влажности воздуха, % > 75 1 1 1 1 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94

4075 0,96 0,95 0,94 0,91 0,86 0,81 0,77 0,72 0,65 0,50

< 40 0,84 0,82 0,79 0,75 0,60 0,55 0,49 0,43 0,36 0,30

Примечание: Значения коэффициента Къ вычислены для относительной толщины защитного слоя /? = I. Для других значений Р коэффициент Къ следует умножить на величину: 1-0,15(0-1).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате анализа опубликованных результатов экспериментальных исследований установлено, что относительная граница микротрещинообразования существенно зависит от прочности бетона Къ и таких факторов, как вид напряженного состояния элемента, условия твердения, геометрические характеристики конструкций.

2. Получена более простая формула определения границы микротрещинообразования бетона, как функции призменной прочности, результаты вычислений по которой адекватны результатам ранее предложенных формул (формулы учитывают зависимость только от призменной прочности).

3. Тепловлажностная обработка (пропаривание) снижает границу микротрещинообразования.

4. Получен коэффициент К, для различных классов бетона для оценки влияния условий твердения на границу микротрещинообразования.

5. Установлено, что при изгибе уровень границы

микротрещинообразования в сжатой зоне изгибаемых элементов по сравнению с центральным сжатием повышается. Указанное явление наиболее заметно у бетонов низкой прочности.

6. Граница микротрещинообразования Л°т при двухосном напряженном состоянии (сжатие и сжатие) выше, чем при центральном сжатии. При двухосном напряженном состоянии (сжатии и растяжении) начало микроразрушений возникает раньше, чем при одноосном сжатии.

7. Определен коэффициент К2, учитывающий вид напряженного состояния. Значения коэффициента определены для различных классов бетона.

В. Геометрия элемента не оказывает существенного влияния на процесс микротрещинообразования.

9. Граница образования микротрёщин Л°т для сечений с продольными каналами в наиболее тонкой части сечения (в защитном слое), значительно ниже, чем в массивной части сечения.

10. Определен коэффициент Кз, учитывающий усадку в защитном слое. Значения коэффициента определены для различных классов бетона.

11. Разработана аналитическая методика определения границы микротрещинообразования для различных классов бетона с учетом факторов, оказывающих влияние на уровень границы микротрещинообразования, в частности, условий твердения, характера напряженного состояния, усадки, геометрических характеристик конструкций.

Список публикаций, отражающих результаты работы: публикации в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России:

1. Бобров В.В. Влияние напряженного состояния защитного слоя железобетонных конструкций на его долговечность / H.H. Астахов, В.В. Бобров // Промышленное и гражданское строительство. -2009. -№3. - С. 39 (0,125 у.пл., из них 0,1 у.п.ч. В.В. Боброва).

2. Бобров В.В. Влияние характера напряженного состояния на процесс микроразрушений бетона / В.В. Бобров // Промышленное и гражданское строительство. - 2009. - №9. - С. 33-34 (0,25 у.п.л.).

3. Бобров В.В. Микроразрушения бетона при центральном сжатии/

B.В. Бобров //Архитектура и строительство России. - 2009. - №10. - С. 26-35(1,4 у.пл.).

4. Бобров В.В. Микроразрушения бетона при плоском напряженном состоянии. Напряженное состояние от усадки, определяемое с учетом длительных процессов / В.В. Бобров // Academia. Архитектура и строительство. - 2010. - №3. - С. 563-565 (0,4 у.пл).

5. Бобров В.В. Оценка влияния деструктивных процессов на длительную прочность бетона / М.Н. Берлинова, В.В. Бобров // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - №6. -

C. 10-13 (0,4 у.пл., из них 0,1 у.п.ч. В.В. Боброва).

6. Бобров В.В. Аналитическое определение границы микроразрушений бетона с учетом условий твердения, вида напряженного состояния и усадки в защитном слое» / М.Н. Берлинова, В.В. Бобров// Жилищное строительство. -2014. -№7. - С. -44-47 (0,4 у.пл., из них 0,3 у.п.ч. В.В. Боброва).

7. Бобров В.В. Оценка'влияния формы и размеров железобетонных конструкций на уровень границы микротрешинообразований бетона / В.В. Бобров // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - №7. - С. 26-29 (0,4 у.п.л.).

Публикации в других научных изданиях:

8. Бобров В.В. Влияние различных факторов на процессы микротрещинообразования в бетоне / В.В. Бобров // Строительное проектирование. - 2009. - №2. - С. 61-62 (0,125 у.п.л.).

9. Бобров В.В. Влияние напряжений от усадки на процесс микротрещинообразования / В.В. Бобров // Строительное проектирование. - 2009. - №3. - С. 16-18 (0,125 у.п.л.).

Ю.Бобров, В.В. Напряженное состояние от усадки, определяемое методами теории упругости / В.В. Бобров// Пути развития науки и образования в проектировании, строительстве и реконструкции зданий и сооружений: VIII научно-техническая конференция. -2010. - 15 июня - С. 19-22 (0,2 у.п.л.).

П.Бобров В.В. Зависимость процесса образования микротрещин бетона от размеров сечения изделия/ В.В Бобров // Управление инвестиционно-строительным и жилищно-коммунальным комплексами: международная конференция Стройинвест - 2010. -2010.-С. 144-148 (0,25 у.п.л.).

12. Бобров В.В. Зависимость процесса микроразрушений от характера напряженного состояния бетона/ В.В.Бобров // Сборник научных трудов Института строительства и архитектуры МГСУ, выпуск 3: Международная научно-техническая конференция

"Промышленное и гражданское строительство в современных условиях". - 2011. - С. 228 -229 (0,25 у.п.л).

Бобров Владимир Викторович

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС МИКРОРАЗРУШЕНИЙ БЕТОНА ПОД НАГРУЗКОЙ

Специальность 05.23.01- Строительные конструкции, здания, сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать « » 2015 Заказ -1Ш. Тираж 80 экз. Формат бумаги 60x84 1/16. Объем /;#п.л.

127994,Москва, ул. Образцова, д,9, стр.9. УПЦ ГИ МИИТ