автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность и деформативность газозолобетона естественного твердения и сжатые элементы из него

ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАТЧНО-ИСаЗДОЕОТЬСЮЙ, ПРОЕКШО-КСНСТРШОРСНЙ и ттаюгичисюй ШСШУТ БЕТОНА И ШЕ30ЕЕГ0НА (НИМБ)'

На правах рукописи

ГАРАЕВ Абда Назш ог.сы

УДК 666.973.6:624.04

ПРОЧНОСТЬ И Д®ШШИННССТЬ ГАЗОЗОШОБЕГОКА ЕСТЕСТВЕННОГО ТВЕРДЕЗИЯ И СЖАШЕ ЭШШт ИЗ ПЕГО

05.23.01 - Сгрсительныз конструкции, здания а сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

этап - 1992

Работа заполнена в Ордена Трудового Красного Знамени научно-нссяедовательскаг, проекгно-когструктсрском и технологическом институте бетона и железобетона (НИШЕ).

Научный руководитель - доктор технических наук,

академик PJL СЕРЫХ Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор A.C.3AIEC0B - кандидат технических наук A.B. ГРАНОВСКЙ Ведущая организация - ЕНЯЙСтром им, П.П.Будникова

Защита соскштся ^ ^ ^ й 1992 г, Б { V часод

на заседании снгцаагизарованного совета К 033.03.01 по загтите диссертаций ва соискание ученой степени кандидата технически!? наук при Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском, проектЕС-консгрукгорском к технологическом институте бетона и железобетона по адресу: ' 109428, Москва, 2-я Институтская ул., д.6.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке ЕЙЙЖБ.

Автореферат разослан & Т992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 033.03.01, ^

кандидат технических наук i'J^t КУЗЬМИЧ Т.А.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш: Одной из проблем в развитии жшшдаого строительства является создание новых и совершенствование применяемых ресурсосберегающих конструкций из легких бетонов на основе местных материалов и отходов прошишеяности. Газозолобетон естественного твердения (далее газозолобетон) является ресурсосберегающим материалом, применяемым пока в опытном порядке в монолитном домостроении. Газозолобетон один из ввдов ячеистых бетонов, изготавливают ка основе портландцемента и золы-укоса ш эолотяаковых отходов тепловых электростанций.

Однако, несмотря на этот опыт применения газозолобетона в монолитных одноэтажных домах, пока недостаточно данных о физико-механических свойствах газозолобетона, что, в свою очередь, сдерживает его более широкое внедрение в монолитном домостроении.

Делв работа - изучить фезико-механическиэ свойства газозо-*

лобетона в условиях естественного твердения и разработать методы расчета элементов из него, для широкого применения в монолитных малоэтажных килнх зданиях в качестве несущих ограздаэдих конструкций.

Автор защищает:

- уточненную методику определения прочностных и дефоркатав-яых характеристик газозолобетона в монолитных конструкциях;

- результаты исследования прочностных и деформативкых сзойсгз газозолобетона в зависимости от направления вспучивания бетона;

- экспериментальные данные о механизмах деформирования я прочности элементов из газозолобетона естественного твердения при центральном и внецентренноы сжатии s разработанные не. их основе предложения по расчету и конструировании таких конструкций;

• - предложение по оценке значений краевых напряжений ,

при внецеятренном сяатиы в зависимости от характеристики упруго-пластических свойств и) газозолобетона вдоль и перпендикулярно направлении вспучивания.

Натчнга новизну работы составляет следующее;

- определены физические закономерности анизотропии проч-еостяых и дефорштЕвных свойств газозолобетона в зависимости от направления сзтащей нагрузки (вдоль и перпендикулярно вспучиванию бетона);

- впервые получены новые экспериментально-теоретические данные о прочностных и дефзрмативных свойствах газозолобетона в условиям естественного твердения;

- разработана уточненная методика определения прочностных и де$орштивных характеристик газозолобетона в монолитных конструкциях;

- уточнена значения коэффициентов условий работы газозолобетона при бетонировании в вертикальном положении ^ ^ , при эксплуатации его в незащищенных от солнечной радиации условиях

и предложен новы£ коэффициент условий работы У*„ , учитывающий анизотропию газозолобетона;

- разработана уточненные методы расчета прочности нормальных сечений элементов из газозолобетона при кратковременном центральном и Бнецевтрешом сжатии.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней определены основные дрочкостяне и дефорыатзвные характеристики газозолобетона в естественных условиях, предложены коэффициенты условий работы для рекомендательных и нормативных документов по проектирования и конструированию, способствующие повышению надежности конструкции из газозолобетона. Разработанные методы по

определен™ прочностных и дзформативкых характеристик газозоло-бетона и расчету позволяют ускорить сроки внедрения газозолобе-гояа в монолитном домостроении.

Внедрение результатов работы:

- Результаты работы приняты для включения в.п. 2 СНиП 2.03. 01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" в части назначения нормативных и расчетных характеристик ячеистого батона естественного таердония,-.

- результаты работы использованы при строительстве монолитных" сдноэтажныг. жилых домов усадебного, типа.

Апробация работы: Основные положения диссертации опубликованы в 5 научных; статьях. Материалы диссертации долоаепы на заседании секции НТО НЮШБ, а также на всесоюзном совещании, пос-вящунному теме: "Прочность, трещиностойкость и деформативность стен крупнопанельных ж монолитных- зданий" в г. Пензе (1930 г).

Обт-ам работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, . основных выводов,.. списка литературы из 102 наименований .и приложения. Ояа изложена на 13 Э страшщах, включает 18 таблиц и 38 рисунков. .

. . .Работа выполнялась в ШШБ под научнна руководством доктора технических наук, академика Р.I.Серых и при научной' консультации к.т.н. К.Я.Муромского, Е.П.&шншоза, А.П.Акешвой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТА

Вопросам лрояносги, деформативяости, разработки методов расчета конструкции из ячеистобатоншсс элементов посвящены ра-? боты А.П.Акшовой, С .В. Александровского , А.Т.Баранова, К.И.Бах-тиярова, О.П.Вияокура, М.Я.Крквши'.ого, Н.ИЛевина, В.В.Макари-тева, С.чМ.Медина, К.П.Муромского, В.А.Пияскера, Г.П.Сахарова, Р.I.Серых, Б.П.Филиппова, А.Н.Чернова и многих других.

В основном исследования проводились по изучению физико-механических свойств ячеистых бетонов в условиях автоклавного твердений, изучалась работа конструкций из них. По результатам, этих исследований разработаны методы по определения прочностных и деформативных характеристик ячеистых бетонов, по расчету и конструированию элементов из них,

Анализ, приведенный в диссертации показал, что исследований по изучению физико-механических свойств ячеистых бетонов естественного твердения недостаточно для выработки общих положений по использованию основных параметров газозолобетона при расчете конструкций из них. Кроме того, в действующие.нормативные документы включены показатели физико-механических свойств ячеистых бетонов в основной автоклавного и неавтоклавного твердения. Газо-золобеток естественного твердения по характеру проявления своих свойств отличается от традиционных ячеистых бетонов автоклавного и неавтоклавното твердения.

- Автоклавный бетсн набирает марочную прочность во . время автоклавирования, а в газозолобетоне этот процесс происходит в течение продолжительного времени. Характерной особенностью автоклавирования является твердение ячеистого бетона в условиях насыщенного пара и повышенных давлений и температуры, вследствие чего происходит синтез новых соединений из сырья, не способного образовать структуры твердения в естественных условиях.

- Влажность в газозолобетоне после расаалубливашш составляет 30+35 % от массы. Преждевременное высыхание с течением времени еще не окончательно затвердевшего бетона отрицательно влияет на прочностные и декоративные характеристики его. В зависимости от вида ячеистого бетона автоклавного твердения, его плотности и технологии изготовления, влажность после автоклавной обработки

в пределах от 20 до 40 С высыханием автоклавного бетона наблзо-дается увеличение его прочности.

Вышеизложенное отличие газозолобетона от традиционных ячеистых бетонов послужило основой для формулировки цели и задачи исследований.

Для изучения влияния условия твердения бетона, возроста, влажности, анизотропии и масштабных факторов на прочностные и деу формативные характеристики газозолобетона, изготовлены неармиро-ванные блоки (массивы) размерами 40x100x100 см. При формовании блоков использовали:

- з качестве кремнеземистого компонента золу Люберецкой ТЭЦ

& 22;

- з качестве вяжущего - портландцемент Подольского завода М 400 без добавок;

- в качестве газообразователя - шгашогевагёпудра ПАП-1 по ГОСТ 5494-71 "Пудра ашжшиевая пигментная".

Контрольные образны в взда цшшвдрэв диаметром 10 см, высотой 10 и 30 см выбуривали из блоков с помощьп коронки, надеваемой на электрическую дрель.

Кинетические зависимости показателей прочностных и деформатив-яи хараагерисгак определяли ка выбуренных и формованных образцах з возрасте 3, 7, 28 и Б0 суток.

При определении физико-кехашгческих характеристик бетона учитывалось направление вспучивания газозолобетона, т.е. его аяизоттагжя структура. Контроль вне образцы выбуривали из блока вдоль и периездгет-'йрко к^раЕЖвШШ всгфчзваяая хазсзояобэтона.

Для иселедовашвг кзкгнзяня неоднородности прочЕоста. газозолобетона по высоте и тсшсше блока, испытаккя шздзергли адашадра диаметром 10 см, которые выбуривали на различной глубине от поверхности стен в возрасте бетона 3, 7, 28 и 60 суток.

При. исследовании влияния влажности на прочностные и де4орма-тивные характеристики газозолобетона, контрольные образин хранили 28 сут. в камере нормального твердения бетона при температуре 20°С и при влажности 100 ■

После 28 суточного твердения образцы вынимали из камеры и высушивали при комнатной температуре до равновесной влажности. Затем образны были разделены на 4 серии. Первая серия образцов имела свою равновесную влажность, а остальные образцы увлажняли до получения в них влажности 10, 20, 30 % соответственно. Они хранились 7 дней в полиэтиленовых мешках, чтобы влага распределилась равномерно по всему сечению образца. Затем образны испытывали.

Испытания газозолобетона на усадку, а такяе исследования наличия градиента влажности по толщине блока, проводились на фрагментах стен размерами 40x40x100 см. Кроме того, испытания яа усадку проводили на образцах-призмах размерами 4x4x16 см, выпиленных из фрагмента (го ГОСТ 12652.3-77).

Для изучения напряженно-дес^ормативного состояния скатой зоны внецентренно сжатых элементов из газозолобетона выпиливали из блока образцк-пркзш, размерами 15x15x60 см по направлению вдоль и перпендикулярно вспучивания. Кроме того, определяли несущую способность коротких скатах элементов из газозолобетона при центральном и внедеягренЕОм сжатии. Габаритные размеры сечения образцов 40x40 см. Высота составляла 100 см.

Аналкз результатов по определению прочностных и деформатив-ных характеристик газозолобетона на основании испытаний выбуренных образцов показал, что прочность поверхностных слоев толщиной до 7,0 см на 35445 % меньше, чем прочность бетоЕа внутренних слоев блока, а начальный модуль упругости бетона, определяемый на

образках с поверхностными слоями, оказался на 30 % низе начального модуля упругости бетона без поверхностных слоев толщиной 5,0*7,0 см. По-видимому, это должно быть связано с поверхностными дефектами бетона,возникающими в раннем возрасте в.результате его интенсивного зысыхаяия. Измерение влажности по толщине массива показывает, что при 28 суточном возрасте влажность поверхностных слоев газозолобетона толщиной до 7,0 см составляет 74-12 %, а влажность бетона э центре массива - 25-28 %. Дефекты, возникающие от испарениях воды, приводят к снижению значений прочности и модуля упругости газозалобетона. Несомненно, в прочностной к деформативной неоднородности газозолобетона по сечению блока отрицательную роль ••играет и карбонизация и наличие усадочных микро трещин.

Изменение прочности газозолобетона по сечении следует предусматривать при расчзтэ конструкции путем снижения прочности бетона поверхностных слоев и его модуля упругости введением дополнительного коэффициента условия работы ^^ (tb'l(^!ie35 - толщина), значение которого будет зазисеть от размеров сечения (толщины) конструкции. По результатам исследований предлагается принимать значение коэффициента по формуле:

ÍluT "ТГ (1)

где: Ь - толшияа монолитной конструкции, с?.:.

Значение принимается не более 0,85 в. соответствии с

пуЕЭТОы 7 таблица 15 СНиП 2.03.01-84.

Неоднородность .прочности бетона по высоте заливки конструкции (если высота бетонирования свыше 1,5 м) з СМ! 2.03.01-84 предусмотрено учйтнвзть коэффициентом условий работа бетона значония которого для ячеистых бетонов составляет О,В".

Анализ результатов исследований показывает, что соотношение мезду прочкостазш бетона верхней и истлей зоны массива составляет 0,840,95, а издуль упругости бетона верхней зоны на 10+15 % меньше модуля упру госте нияней зоны массива. При этом плотность бетона яикней зоны била на 15+20 % выше плотности бетона верхней зоны.

Меаду тем следует подчеркнуть, что высота слоя бетонирования составляла Ь = 1,0 м, а не более 1,5 м, как предусмотрено таблицей 15 СИиИ 2.03.01-84. По результатам исследований значение коэффициента ^ ( ^ ^ , Ьес^Ь^. - высота) рекошндуется назначать дифференцированно, в зависимости от высоты слоя бетонирования ориентвруясь на прочность бетона в средней зоне массива по его высотз.

Я в 1,1-0,2 Не (2)

где: На - высока заливки в метрах, но не более 1,5 м.

^ оп

На рис. I щедставленн опытные значения коэффициента У , которые вычисляла по формуле;

тде: в РчЬ - призыенные прочности бетона в верхней и нижней зонах массива в 28,сут. возрасте.

На этом рисунке ввдяо, что рекомендуемая зависимость (2) хорошо согласуется не только с • напили опытными данными, но и с результатами НИШсиявкатобетова, полученными при формовании ячеистобетошых массивов высотой от 0,5 и до 1,2 м.

Анализ результатов исштаниВ показывает, что газозолобетон по сечению и Енкие массива не только неоднороден, но и анизотропен, т.е. значения прочностных и дбйорматявных характеристик та-зозолобетонных образцов, выбуриваемых из одной зоны массива вдоль

/о

0.3

а8

о?

6 3 ------ ~ - ■

1

и

, —^ ' < < о

оЛ

/о

■1.5

Рис. I. Значения, коэффициента условий работы ()£ ^ в зависимости от енсоты заливки (Нв). '

Ргс. 2. Анизотропия прочности при сжатии и растяжении газозолобзтопа.

\

и перпендикулярно направленна вспучивания неодинаковы. Прочность и дефорыагявность газозолобетона вдоль вспучивания меньше прочности и деформатавности газозолобетона перпендикулярно направлению вспучивания.

I

Отношения мезду црочностяъга бетона вдоль и поперек направлению вспучивания, а танке значения модулей упругости бетона при — разных возрастах газозолобетона колеблется от 0,55 до 0,99, которые показаны на рис. 2. Опыты показывают, что степень анизотро-о"

шш ( К = • ) призменной.прочности и прочности при растяжении выбуренных образцов уменьшается с возрастом бетона. В то время для формованных образцов степень анизотропии остается практически постоянной и равной 0,58. Поэтому для опытных данных подобраны линейная корреляционная зависимость типа

(4)

где: А - 0,77; Ь = 0,33 опытные коэффициенты; £ - возраст бетона, суг. •¿, - I суг.

По-ввдимому увеличение значения "К" 'с ростом возраста бетона связано с некоторым отставанием роста прочности бетона перпендикулярно его вспучиванию, за счет накопления дефектов в бетоне, обусловленных развитием усадочных микротрещин.

В действувдах нормативных документах ГОСТ 10180-90, ГОСТ 24452-80 и СНяП 2.03.01-84 яе учитывается анизотропность ячеис?* тых бетонов. По результатам исследований рекомендуется вводить дополнительный ам^фшдснт условия работы ячеистого бетона ^ ип ( иие^ииб _ неравный) равный:

А — 0,7 +• 0,33( ~Ь /£ (5)

Л

при этом значение должно быть не более 0,9.

Рекомендуемая зависмость (5) хорошо согласуется и с другими данными, полученными О .И.Графой и К.Карапетяном.

Анализ результатов испытаний показал, что прочность газозолобетона интенсивно нарастает первые 28 суток, а потом замедляется. Прочность при снатии в возрасте 3, 7 и 60 суток относительно 28 суточной прочности бетона составляет в процентах соответственно 20-30 40-50 $ и 110-120 %. При благоприятных условиях твердения прочность газозолобетона может нарастать весьма продолжительное время. Полученные данные хорошо согласуются с эмпирической зависимостью прочности бетона от его возраста аналогично для тяжелого и легкого бетонов:

Учет зависимости (6) имеет большое значение при назначении распалубочной прочности газозолобетона, а так .т.е для назначения прочности бетона в промежуточном возрасте, при которой можно производить яагруяеняе монолитной конструкции монтажными либо эксплуатационными усилиями.

Как известно, при определении прочностных и дефэрмативных характеристик ячеистого бетона учитывают влагность образцов. Для ячеистобетояных образцов при определении прочности в нормативных документах (ГОСТ 10180-90, ГОСТ 12852.1-77) предусматривается средняя .влажность бетона 10+2 %. В нормах проектирования (СНиП 2.03.01-84) значения прочностных и деформатавннх характеристик ячеистых бетонов даяы при влажности 10 %.

Меаду-тем, следует отметить, что влажность газозолобетона в массивах в возрасте 28, 60 суток составляет 25+3 Исходя из этого, необходимо принимать влажность эталонных образцовую которым осуществляется контроль прочности и деформативности газозолобетона в монолитных стенах, не менее 25 При любой другой

где: ~Ь - возраст бетона.

(6)

влажности контрольных образцов следует вводить поправочные коэффициенты в соответствии с табл. I.

Таблица I.

Влажность газозолобетона по массе в момент испытаний, % \ ! 5 \ ! 10 i ¡ 15 i i i ! 20 i 25 ! ! ! ! 30 и более

Поправочные коэффициенты, к». 0,65 0,8 0,87 0,92 1,0 1,12

При этом коэффициент условий, работы , до СНиП 2,03.01-

84 можно не учитывать, поскольку повышение влажности монолитного ячеистого бетона будет учтено ври назначении его нормативных и расчетных характеристик.

Для изучения влияния размеров образцов из газозолобетона на их прочность при сжатии были произведены исшгаания цилиндров диаметром 5 и 10 см и кубов с размером ребра 10, 15 см. Результаты испытаний показали,- что прочность цилиндров диаметром и енсо-той 5 см оказалась минимальной, т.е. ниже средней прочности образцов больших размеров. Видимо это объясняется относительно большим ослаблением их сечений за счет образования внутренних раковин и других дефектов, возникающих при высверливании.

Следует отметить, что формы и размеры образцов из газозолобетона, за исключением серии образцов-цилиндров высотой и диаметром 5 см, существенно не влияют на их прочность. Поэтому предлагается определять прочность газозолобетона в конструкциях по результатам испытаний выбуренных цшшвдров диаметром и высотой 10 ом или выпиленных кубов с ребром того se размера.

Усадочные деформации при высыхании газозолобетона зталошшх образцов определяли по ГОСТ 25485-84. Результаты исследований

показывают, что первые 7 сут. после водонасыщения эталонных'образцов характеризуйся интенсивной влагоотдачей к развитием усадочных деформаций. В этом промежутке времени усадки газозолобе-тона составляет 1,8*1,9 ммД>. а влагопотерк находятся в пределах 60-5-70 %. В дальнейшем наблвдается стабилизация роста усадочных деформаций и влагопотерь. Равновесная влажность газозоло-бетонных образцов при комнаткой температуре 20+2°С составляла 3+4 %, а усадочная деформация 3,5+3,7 мм/м.

После стабилизации рост усадочной- деформации и нлажностя образцы высушивали до постоянного веса. При влажности ^ = О усадочная деформация газозолобетона составляла 5,5-г5,7 мм/м.

Сравнение значений усадочных; деформаций газозолобетона с неавтоклаваыми ж автоклавными бетонами показывают, что усадочные деформации газозолобетона больше, чем усадочные деформации автоклавных и яеавтоклавянх ячеистых бетонов. Если усадочные деформации тазозолобетока при влажности 10 % составляют 1,5+1,6 ш/м, то в неавтоклавном бетоне значения усадочных'деформаций составляют 0,7+0,8 т/ш.

Усадка в значительной, степени зависит от масштабного фактора. В фрагменте из газозолобетона усадочные деформации оказались значительно меньшими, чем в выпиленных образцах. При влажности 10.? усадка газозолобетона в фрагменте составляет 0,9* 1,0 мм/м. Опыты К.С.Карапетяна над легкими бетонами тоже показывают, что усадка ызлнх образцов не только развивается быстрее, но и оказывается в значительно большей, чем у больших образвдв по достикении равновесного состояния сравниваемыми образцами.

В ходе дальнейших исследований определяли деформации и напряжения в сжатой зоне элементов из газозолобетона при центральном и внецентреннок скатии.

Испытания тазозолобетонных призм размерами 15x15x60 см на внецеятренное сшатие проводились на специальной установке, конструкция которой описана в разделе 2.4 диссертации. Продольное схиыавдее усилие увеличивалось плавно одновременно с регулированием усилия на рычагах таким образом, чтобы на нулевой грани деформаций бшш близки к нулю. Растяжения, бетона на кулевой грани не допускалось. Деформации укорочения наиболее сжатого еолок-на бетона замерялись индикаторами часового типа ИГМ-2, цена деления 0,002 ш на базе 300 ш.

Измерения продольных деформаций сжатой грани призм при вяе-центренном сзатии показали, что значение предельной сжимаемости газозолобегона в среднем составляет 8„~ 5,0 %. Отношение наибольшей деформации укорочения В, призм при внецектренном сза-тин к наибольшей деформации укорочения ёц . центрально нагруженных призм составляет 1,67+2,38.

Характер распределения напряжений та высоте сжатой зоны сечения, т.е. форма эггор напряжения, оказывает существенное влияние на несущую способность бетонных элементов. Поскольку измерение напряжений в бетоне невозможно, тем на менее по результатам испытаний призы мы мо;,;ем получить сведения о характере эпюры напряжений. Положение раздодействуэдей внутренних усилий $>■ и условный коэффициент полноты зпшры иЗ дают возможность судить о форме зггарн. напряжений.

Схема нагрузи юи призы дала возможность определить положение равнодействующей внутренних усилий в образцах на всех этапах нагружения. Пологе кие равнодействующей определяли расчетным путем по изгибающему моменту и продольной силе (рис. 3). Положение равнодействующей вычисляли относительно сжатой грани по формуле:

С -

Лб.

■4

рычат

вралей у

//

Рис. 3. Схема приложения нагрузки к призме в испытательной установке.

(7)

п

где: с - расстояние от точки приложения равнодействующей до сжатой грани образца;

ф - усилие, прикладываемое к рычагам установки; // - продольная сила, приложенная в геометрическом центре сечения образца.

¡1 - длина плеча рычага, равная 75,0 см; (о =\-, - толщина образца (высота сжатой зоны) равная 15,0 см; ■ - коэффициент, характеризующийся положением центра тяжести эпорн напряжений.

Характеристики сжатой зоны бетона " ел) " определялись как отношение внутреннего усилия, воспринимаемого бетоном сжатой зоны, к-полному, воспринимаемо.^ бетоном всего сечения при его равномерном сжатии:

/Ур

ид =

(8)

При упругой работе бетона з сжатой зоне при однородности материала по сечения должно соответствовать удаление равнодействующей от сжатой грани на расстояние, равное 1/3 высоты сжатой зоны. Результаты испытаний показали, что на первых этапах нагруже-

ния образцов равнодействующая внутренних усилий располагалась несколько блике к сжатой грани, чем 1/3 высоты сжатой зоны. Начальные перемещения равнодействующей в,сжатой зоне были отмечены в автоклавном ячеистом бетоне, при испытаниях призм на вне-ценгренное сжатие, проводимых К.П.Муромским, а также в тяжелом бетоне, осуществлявших Г.Рицек к 3. ¡Птоклом. По мнению авторов, начальные смешения равнодействующей связаны с ослаблением поверхностных слоев призм, вызванные карбонизацией и наличием в них начальных усадочных микротрещин.

Величину условного максимального (краевого) напряжения при известных значениях иЗ г можно определить следующим об-

разом. Для этого необходимо задаться формой, зпюры напряжений, которая соответствовала бы положению равнодействующей напряжений в сжатой зоне бетона и вычислить коэффициент бе полноты ьи . После чето величина максимального напряжения при заданной форме эпюры напряжений находится по формуле

Для нахоэдения со может быть принята какая либо условная фор,и эпюры напряжений, удовлетворяющая следующему условию: положение центра тягсести эпюры должно соответствовать опытному значению ^ . и изменяться в некоторых пределах, наблюдаемых р опытах. В нашем примере принята трапециевидная и криволинейная формы эпюр напряжений.

Анализ результатов подсчетов условных краевые напряжений с принятием трапециевидной и криволинейной эпюр для гвзозолобетон-ных призм показал, что грапэгшевлдная эпара напряжений дает значения (Гк(. для призм, испытанных вдоль вспучивания, меньше значения призменной прочности и составляет (0,859+0,96) Яе • а для

призм, испытанных перпендикулярно направлению вспучивания,выше значения, призменной прочности и составляет (1,05+1,12) Криволинейная эпюра в отличие от трапециевидной формы эпюры позволяет получить практически максимальные краевые напряжения, значения которых находится в интервале (1,04+1,24)Я ^ .

Значения условного ко а (Мише нта полноты эпюры изменяется в пределах от 0,767 до 0,9. Эти значения коэффициента ^ свидетельствуют о высоких неупругих свойствах газозолобетона и возможности расчета внецентренно сжатых элементов из него по формулам СНиП 2.03.01-84 с принятием прямоугольной эпюры напряжений с максимальной величиной напряжений, равных. .

5 проведенных испытаниях усредненная величияа характеристики и-) составила: при испытании вдоль вспучивания - 0,79, перпендикулярно 'вспучиванию - 0,88. В этом случае отношение теоретической высоты сжатой зоны Хт в фактической Х<т будет равняться Хт /Х«р = 0,79 ж 0,88. При прямоугольной эпюре напряжений равнодействующая будет располагаться в сжатой зоне на расстоянии 0,79 У^/2 и 0,88X^/2 от сжатой грани. Во внецентренно сжатых образцах положение равнодействующей (0,39*0,44) Хр от сжатой грани регистрировались при нагрузках равных (0,9*1,0) ///> . Это показывает, что при замене фактической эпюры наряжений в сжатой зоне прямоугольной эпюрой несущая способность внецентренно-сжатосо элемента должна совпадать с его фактической несущей способностью

Анализ прочности простенков из газозолобетона показал, что результаты, полученные'при расчете по СНиП 2.03.01-84, показали хорошую сходимость с опытными данными.

Теоретические разрушающие нагрузки определялись по формуле:

(10)

где: - расчетная пркзменная прочность газозолобетона опре-

делилась с учетом коэффициентов условий работы в соответствии с главой 3;

К е. - ^ ^

- призменная прочность образцов, отобраншх - перпендикулярно направлении вспучивания бетона; коэффициент условий работы бетона при бетонировании в вертикальном положении;

У - коэффициент, учитывающий влажность бетона, определи-.

еыый по табл. I; " ¡г. - коэффициент, учитывающий анизотропию ячеистого бетона, определяемый по фортеле (5);

- площадь сжатой зоны бетона.

По результатам расчета прочности простенков из газозолобе-тона мояно сделать вывод о приемлемости метода расчета сжатых, элементов по СНнП 2.03.01-34 для элементов из газозолобетона с учетом рекомендации главы 3.

Имеющийся в формуле (12) СНиП 2.03.01-84 коэффициент о< , учитывающий вид бетона для газозолобетона)мояно принимать равным 1,0.

ССН0БШЕ ВЫВОДЫ

I. Экспериментально подтверждено, что прочности ж дефорыа-тиееости газозолобетона в массивах являйся дифференциально неоднородным материалом. Прочность и дефоркатившсть газозолобетона верхней зоны ниже прочности и деформатквности низшей зоны массива.

Указанную неоднородность рекомендуется учитывать с помощью коэффициента условий работы бетона ^

где: На- высота.массива, принимается не более 1,0 м.

Начальный модуль упругости газозолобетона верхней зоны на 15 % меньше начального модуля упругости бетона нижней зоны массива.

Установлено, что отношение прочности бетона поверхностных слоев и прочности бетона внутренних слоев массива составляет 0,7.

2. Установлено, что призмендая прочность газозолобетона естественного твердения , близка к значению кубиковой прочности, что характерно и для ячеистых бетонпв автоклавного и неавтоклавного твердений и их отношение в 28 суточном Еозрасте бетона составляет в среднем 1,0.

Показатели прочности газозолобетона на растяжение соответствуют требованиям СНиП 2.03.01-84.

3. Установлено, что газозолобетон естественного твердения является анизотропным материалом. Отношение прочностей бетона, вдоль и перпендикулярно направлению вспучивания зависит от возраста бетона и при выдержке 28 суток равно в среднем.О,8.

На основании этого рекомендуется в СНиП 2.03.01-84 .включить коэффициент условий работы ^ , учитывающий анизотропию ячеистого бетона естественного твердения. ци ~ + 0. ^Ь'Ё-10~2 при.этом значение ^ ии долшю приниматься не. более 0,9 где: - возраст бетона, сут.

Значение модуля упругости бетона вдоль вспучивания на 15 % ниже значения модуля упругости бетона перпендикулярно направлению вспучивания газозолобетона.

Значения прочности и дейормативности газозолобетона в расчетах конструкций из него необходимо принимать в зависимости от вспучивания Жетона.

4. Экспериментально показано, что с изменением влажности бе-

тока существенно изменяется его показатели прочности и дейорма-тивности, уменьшается вачзлышй модуль деформаций. В работе приведены значения поправочных коэффициентов, вводимые при оценке работы конструкций.

Ери влажности образцов 10 % и менее значения модуля упругости бетона следует умножать на коэффициент 0,85.

5. Установлено, что нарастание прочности газозолобетона естественного твердения с увеличением его возраста в делом достаточно хорошо апроксгаируется логарифмической зависимостью аналогично принятой для тякелого и легкого бетонов при использовании цементов нормального твердения.

6. Анализ результатов исследований показывает, что действительная эпюра напряжений вяецэятренно сжатых элементов из газозолобетона приближается к трапециевидной форме, нежели к криволинейной. При этом значение предельной схиыаемости достигает, в среднем 5 %, а отношение наибольшей деформации укорочения ■ £с призы при внецентренноы скатай, к наибольшей деформации укорочения & % центрально нагруженных призм составляет 1,8+2,4.

Полученные опытным путем значения условного коэффициента . полноты эпюры напряжений . свидетельствуют о высоких неуп-. ругих свойствах газозолобетона и возможности расчета вкецентрен-но-сжатых элементов из ячеистого бетона естественного твердения по формулам СНиП 2.03.01-84 с принятием прямоугольной эпюры напряжений с максимальной, величиной напряжений, ра?лшх R & .

"7. Анализ результатов исследований прочности простенков показал, что результаты, полученные при проверочном расчете сходятся с опытными даншш. Исходя из этого,можно сделать вывод о приемлемости метода расчета сжатых элементов по СНиП 2.03.01-84, для элементов из газозолобетона. При этом необходимо учитывать рекомендации глэеы 3.

Имеющяйся в формуле (12) СНиП 2.03.01-84 коэффициент сА , учитывающий виц бетона, для газозолобетона естественного твердения секомевдуетмя принимать разным 1,0.

8. Полученные экспериментально-теоретические данные будут использованы при проектировании экспериментальных монолитных многоэтажных зданий из ячеистого бетона, а также в нормах проектирования при их очередном пересмотре.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Проблемы применения ячеистого бетона естественного твердения в монолитном домостроении / Р.I.Серых, К.П.Муромский, А.Н.Гараев, А.П.Акимова // Прочность, трещиностойкость и дефор-мативность стен крупнопанельных и монолитных зданий: Тез. докл.

- Пенза, 1990 - с.' 4-5.

2. Se^ük G-агоуегг -Д.//. Cas-as« concrete

manoUtuLc consXzAJctlan .// JviteznotLonoí Samp-

osiutn on Coáctete E^cWeetnj , , CUtnQ 1991.

3. Серых Р.Л., Гараев A.H., Акимова А.П. Газозолобетон естественного твердения // Материалы ХХШ Международной конференции в области бетона s железобетона - М., 1991 - с. I60-I6I.

•4. 0 методе определения прочностных и дефорыативЕых характеристик газозолобетона естественного твердения в монолитных стенах / Р .Л.Серых, К.ПЛуромский, Б.П. Филиппов, А.Н.Гараев // Симпозиум малоэтажное монолитное домостроение - М,, 19Э1 -с. 15-16.

5. Гараев А.Н. Влияние влажности на прочностные и дефораа-тивные свойства газозолобетона в монолитных стенах // Изучение действительной работы конструкций с учетом условий и сроков эксплуатшшй: тез. докладов - Пенза, IS92 - с. 53-55.