автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние длительной сжимающей нагрузки на конструкционные свойства бетона на безобжиговом зольном гравии

од

ЗАИКТ-ПЕТЕРБПТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МУРЗАЕЕКОВ Еслямбек Рахимжанович

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ СШАШЕЙ НАГРУЗКИ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ .СВОЙСТВА БЕТОНА НА ЕЕ30БШГ0В0М ЗОЛЬНОМ ГРАВИИ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени . кандидата технически наук •

/

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Государственном научно-исследователъ-оком, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона НИМБ /г.Москэа/

Научный руководитель - .кандидат технических наук

А.А.Кудрявцев

Официальные оппоненты - доктор технических наук,.профессор

Г.Н.Ставров - кандидат технических наук, доцент А.А.Веселов

Ведущая организация - Северо-Казах.станский Ш1Ш йшргопром , г.Павлодар

Защита состоится " 7 " ¿-¿ХСуг-Г 1994 г. в У у' час. на заседании диссертационного совета К 063.31.01 при Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 198005, Санкт-Петербург, 2-е Красноармейская, 4, Ленинский зал.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной. библиотеке'университета. ■

Автореферат разослан " " 1994 г.

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТИ Актуальность. Непрерывно возрастающая потребность народного

хозяйства страны в строительных материалах удовлетворяется, глап-чш образом, путем добычи и переработки горной масон из специально разведываемых для птих целей месторождений, Вместе о тем при зжигэтга каменных углей в ТЯС ежегодно складируется в отвалы более [00 млн. т золошлаковых отходов. Используется в настоящее время 1ркмерно 10%, а оотчяыше 9С$ лежат мертвым грузом, что засоряет земли и сопряжено с огромными эксплуатационными затратами. ■

Благодаря применению зол ТЭС можно значительно расширить шрьевую базу строптвлышх материалов, уменьшить загрязнение ок->ужащей среди, сохранить потери сельскохозяйственных'угодий, "тилизация отходов очень выгодна, так как отпадает необходимость х складирования и хранения.

В настоящее время применяется много видов бетона, различаю-ихся по овоигл прочностным, деформативнш и структурным характе-истикам, что определяет особенности их сопротивления внешним си---овш воздействиям. Применение этих бетонов в конструкциях, рабо-ающих под воздействием длительных нагрузок, требует объективной ценки их сТизнко-механических показателей, среди которых одними з наиболее важных являются длительная прочность 'и деформатив-зсть. В связи с этим задача оценки деформативннх и прочностных арактеристак такого 'нового вида бетона на беэобжиговом зольном равии /ШГ/ при воздействии длительных нагрузок представляется зоьма актуальной.

Комплекс актуальных проблем, возникших в ходе разноаспектно-> системного изучения влияния длительной сжимающей нагрузив на жструкцкошше свойства бетона на БЗГ, обусловил необходимость . , паения следующих основных задач:

I/ изучение влияния длитеж:.' :й ожгасаадей нагрузки на измене-

- 2 -

ние прочности и модуля упругости во времени;

■¿/ исследование явления ползучести при различном уровне а возраста загружения, выбора практически приемлемых выражений для аппроксимации кривых ползучести;

1 3/ установление экспериментальным путем влияния предыстории нагрухения.на изменение модуля деформации при последующем кратковременном сжатей;

4/ определение и оценивание длительной прочности бетона на безобжиговом зольном гравии.

Названные задачи, многие из которых применительно к БЗГ ставятся и решаются в настоящем исследовании впервые, определяют научную новизну предлагаемой работы:

-експериментальные данные о деформативности бе^на при высоких уровнях нагружения и предложения по их оценке}

- экспериментальные данные по длительному сопротивлению бетона на ЮГ;

- предложения по назначению коэффициента условий работы бете на. на БЗГ при длительном действии нагрузки ¿"¿¡^ > а. также коэффи-

. циента ^ , учитывающего вид бетона..

■ На защиту выносятся следующие положения;

- результаты экспериментальных исследований прочности, деформирования и разрушения бетонов на БЗГ при кратковременном и длительном-действии-сжимающих нагрузок;

- предложения по учету деформаций ползучести при расчете сжатых элементов;

- предложения по оценке длительной прочности бетона.

Практическая значимость работы состоит в том, что акспери-

. ментально-теоретические исследования позволили получить комплекс данных, необходимых для разработки рекомендаций по расчету и про. ектарованця'конструкций из бетона на БЗГ,

' - 3 -

Диссертация выполнена в НИИЖБ в соответствии с тематикой лаборатории №5 по целевой комплексной программе $ 0.55,18ц.01.04, з также по теме, касающейся использования зол ТЭО $ 5-4,1-1х -85'.

Апробация как практических результатов, так и теоретических ' положений представляемой в рамках наотоящей работы концепции отме-зеиа разнообразием $оря внедрения. На основании наши исследований яа Дзержинском КПП г.Люберцы Московской области изготовлены плиты покрытий промышленных зданий размера!,та 1,5 х 6 м и железобетонные колонии, предназначенные для донденсационннх подвалов ТСС..

Значительным общим цтррщ щедрения явилось использование частей разработанной концепции при составлении "Рекомендаций*по методике определения пара:метров, характеризущкх свойства различных бетонов прц расчете прочности нормальных сечений стержневых железобетонных ялсментов" лабораторией теории железобетона НИИЖБ, а также ириняти для использования при корректировке новой редакции СНаП 2.03.01-84 в части учета в расчетах свойств бетона на БЗГ, раздел 2, я. 2.13, раздел 3, п. 3.6.

Результаты диссертационной работы были доложены и одобрены на конференции молодых специалистов НИИЖБ в г. Москве/1984.г./, на Ш Всесоюзной конференции по легким бетонам в г.. Ереване /1985г./, а также на научно-технических конференциях ЦИСИ в г.Целинограде /1986 - 1994 гг./. , ' '

Внутренняя логика исследования определила структуру работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, ' списка литературы / 135 неименований/ и приложения. Содержит 157 страниц машинописного текста, вкличдацего 46 рисунков к 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТН

ч

' Комплекс проблем, возникавдих при обращении к исследованию

~ 4 - '

б лаяния предыстории загрулсешш на прочностные свойства тяжелого бетона, привлекал внимание ученых. В частности, эксперименталь-ше данные,, приведенные в работах 0.Я.Бepгaj А.И.Рожкова, Ю.Н.Уромца, М.Е.Прокоповича, А.И.Семенова, С.И.Аржановского, В.Г.Щелкун'ова, Л.П.Иакарелко, Г.А.Фенко, свидетельствуют о повышении .на 10 - 30$ прочности обжатого бетона по отношению к прочности бетона, Нагружаемого впервые. Применительно к легким бетонам подобные исследования проводились И.А.Ивановым, А.В.Григорьевым, А.Б.Пирадовш, Т.И.Дахундаридзе, Г.П.Курасовой, А.С.Истоминым, Д.А.Кудрявцевым и др.

В вышеуказанных работах нет единства в оценке влияния предыстории загружения на изменение прочностных характеристик бетонов • не' только количественно, но и качественно. То же самое можно ска-.зать и о взглядах на изменение модуля упругости вследствие длительного воздействия сжимающих нагрузок.

Известно, что при длительном осевом нагружении постоянной нагрузкой бетон может разрушаться при напряжениях, меньших его кратковременной прочности. Зсспериментальнш изучением длительной прочности бетона занимался ряд ученых: В.М.БондаренкоД.Б.Гержула, Ю.В.Зайцев, И.Е.Прокопович, А.В.Яшин, А.М.Скудра, Ю.М.Смолянинов, И.И.Темнов, А.Б.Пирадов, Д.Д.Бакрадзе, А.И.Рожков и др. Эти исследования проводились в. основном в двух направлениях: принятии длительной прочности, соответствующей верхней границе шкротрещино-образования, и получении фактической величины относительного уровня длительной прочности при высоких уровнях напряжений и, естественно» небольших ороках выдержки.под нагрузкой до разрушения, а затем экстраполяции этих данных на большие сроки. Такой подход .связан о трудоемкостью проведения эксперимента, а также длитель-

• - 5 -

ной затратой времени на его проведение. В связи с этим сущест-. венную роль играют методы аналитической оценки этой характеристики.'

Большая заслуга в разработке теоретических вопросов длительной прочности принадлежит таким исследователям, как О.Я.Берг, В.М.Бондаренко, Л.А.Гвоздев-, Л.Б.Гержула, Ю.В.¡Зайцев, А.М.Скуд-ра, М.В.Бунин, И.М.Трушко, А.Г.Ильки и др.

Учитывая вышеизложенное, а такае принимая во внимание отличительные свойства нового вида бетона для выработки предложений по проектированию и расчету железобетонных конструкций из бетона на безобжиговом зольном гравии, были проведены экспериментально-теоретические исследования, охватывавшие изучение вопросов влияния длительного воздействия юшжщеД нагрузки различного уровня на изменение во времени прочностных и- де^-ормативннх характеристик, а также длительного сопротивления бетона.

Испытывались пятнадцать серий образцов: призмы 15x15x60 см, 10x10x40 см, кубы 15x15x15 см, 10x10x10 см, а также цилиндры диа-, метром 12. см и высотой 40 см.

Прочность при сжатии. Изучение этого вопроса проводилось на различных составах бетона на безобжиговом зольном гравии. Из по-лученннх данных можно заключить, что при расходах портландцемента активностью 40-50 №1а в пределах ¿00-350 кг/м3 могут быть получены ботонн классов В 12, 5 - В 30.

После термообработки прочность бетона к 28 суткам возросла в среднем в 1,35 раза. После 28 суток прочность ботона продолжала возрастать. К двум годам прочность образцов серии ЯЗГ - I воя-росла на ?л%, а образцов серий МО - на 16,0$.

Внсокоя прочность бетона на БЗГ при сравнительно небольших

- б -

расходах "цемента,--на¡наш взгляд,-объясняется тем, что заполнитель БЗГ имеет высокую однородность по-прочности. Кроме того, модуль .упругости заполнителя БЗГ мало отличается от модуля упругости це-ментно-песчаного раствора, окружающего заполнитель в бетоне. Это позволяет избежать концентрации напряжений вокруг заполнителя, как это имеет место в тяжелом бетоне.

Положительное влияние оказывает на прочность бетона отсос воды заполнителя из цементного раствора в начальный период после затворения бетонной смеси'(процесс самовакуумирования).

При проектировании и строительстве зданий и сооружений из новых видов бетона большое значение имеет вопрос надежности работы их во.времени. С этой целью были поставлены опыты по определению изменения приэменной прочности бетона, находившегося длительное время под нагрузкой и без-нее. Было испытано шесть серий образцов и обобщены опыты других исследователей, выполненные на бетоне из БЗГ.

: В опытах варьировались: •

- возраст бетона к моменту длительного обжатия 28-304 сут; • - прочность бетона к моменту нагруткения - 15-40,3 МПа;

- продолжительность длительного обжатия ,139-1992 сут;

- начальный уровень длительного обжатия = 0,293-0,83. ■

Продолжительность выдержки образцов в разгруженном состоянии

после снятия длительного обжатия перед кратковременным испытанием на сжатие составляла от нескольких часов до 2-х -суток.

Опыты показали, что предварительное длительное сжатие вызывает количественные и качественные изменения в сопротивлении бетона на беэобжиговом зольном гравии при их разгрузке с последующим- испытанием на сжатие до разрушения по сравнению с первичным испытанием до разрушения в том же возрасте.

У загруженных в возрасте 28 суток образцах рост призменной прочности составил 1,02-1,30 раза. При этом можно отметить, что с. повышением уровня обжатия прочность повышается в большей

мере.

Позднее нагружение ( Т = 180 сут) с последующим их выдерживанием под длительной нагрузкой также приводит к росту призменной прочности в 1,01-1,26 раза. Отмечено снижение прочности при начальном уровне обжатия ; * 0,818 для серии М9. • -

В работе Л.П.Макаренко по результатам испытаний бетонных призм с заполнителями из кварцевого песка^ гранитного и известнякового щебня, шлака, керамзита, аглопорита и т.д., подвергавшихся предварительному кратковременному и длительному сжатию, получена однофакторная корреляционнная зависимость от уровня предваритель--ного обжатия ^/^¿^j п0 сравнению с их эталонной прочностью ftBt , при первичном загружении в том же.возрасте t :

, 0.SS

удовлетворяющая граничным условиям: ...

Наибольшее упрочнение, за счет длительного обжатия в наших ■ исследованиях соответствует уровням напрямрний ~ 11

0,75 и составляет,, соответственно, ocyj^^^j. ..= 1,30 и 1,26.

Для оценки пригодности указанной формулы для,бетона на. БЗГ сравнивали экспериментчльние данные значений '•' с га-

численными по формуле (I).

Урайненне /I/ в целом адекватно описывает опытные данные для бетона на БЗГ. ' - ' *

Определены точность, надежность я достоверность принятой'

аппроксимирующей зависимости. Численные значения статистик нормальных вариационных рядов характеризуются так: число вариантов 30; среднее арифметическое 1,108; среднее квадратическое отклонение +0,095; коэффициент вариации +8,57$; показатель точности +1,62$; доверительная вероятность 0,97-0,98.

Таким образом, экспериментально установлено, что снижение прочности при'сжатии в бетонах на БЗГ не происходит как в случае незагруженных, так и загруженных образцов.

Для незагруженного или слабо загруженного бетона рост прочности во времени хорошо описывается предлагаемой нами формулой:

' .»по /2/

где Ь - время в сутках;

Ц - содержание цемента в кг/м3.

Параметрические уровни напряжений. На основании теории прочности О.Я.Берга установлены, обобщенные параметры, характеризующие крайне сложные явления зарождения и развития микротрещинооб-разования - Нсгс и что позволяет представить диаграмму со-

стояния материала с учетом нарастающих напряжений сжатия. Диаграмма состояний может быть выражена кривой изменения времени прохождения ультразвуковых колебаний в бетоне.

■ Для определения границ микротрещинообразований бетона испытаны 5 серий образцов, отличающихся прочностью и возрастом к моменту нагружения.

Образцы испытывались на прессе. Нагрузку увеличивали ступенями, равными 0,1Й{. Деформации измеряли индикаторами часового типа с'ценой деления 0,01 мм, а также датчиками сопротивления на базе 50 мм при помощи автоматического цифрового тенэоыетрического комплекса ЦТК-1. Прибором УКБ-1М измеряли время прохождения уль-

траэвуковых импульсов при различных напряжениях в бетоне. Для характеристики происходящих в структуре бетона изменений сопоставляли объемное деформирование бетона 9 , й 9 при сжатии и изменение дифференциального коэффициента поперечной деформации с диаграммой состояний бетона.

Анализ полученных данных позволил определить значения границ микротрещинообразования для бетонов на БЗГ и сравнить с таковыми для тяжелого бетона и бетонов на других пористых заполнителях. В рассмотренных составах средние значения параметрических уровней и Всгс соответственно равны 0,506Яд и 0,85 П8 и могут быть описаны следующими зависимостями:

Ясгс / Я6 = 0,33 + 0,07 ; • /3/

. Ясгс . / = °'167 * °>613 • /V

С уровнями микротрещинообразования связан и характер кривых получаемых при кратковременных испытаниях. Из диаграммы "(Г-£", полученной с помощью компьютерной приставки со специальными датчиками для автоматической записи напряжений-деформаций, ! следует,, что, если параметрические уровни высоки, кривая ■

мало изогнута, а отношение деформаций, отвечающих уровню йдГС. к предельным деформациям, повышается.

Начальный модуль упругости и модуль- деформаций. В отличие от тяжелого бетона бетон на ЕЗГ содержит в своей структуре крупный заполнитель с-невысоким модулем упругости (Е = 15000-18000 МПа). По нашим исследованиям, модуль упругости бетона на безобжиговом зольном гравии соответствует таковому для.легких бетонов на пористых заполнителях типа керамзитобетона, хотя средняя плотность существенно выше, чем у керамзитобетона. По нашим данным, при постоянной средней плотности 2000 кг/м3 с повышением прочности бетона на сжатие модуль упругости возрастает.

В связи с тем, что с течением времени сам заполнитель БЗГ изменяет свои свойства, при проведении опытов изучалось изменение модуля упругости во времени как у незагруженных, так и у загруженных сжимающей нагрузкой образцах. Эти опыты показали следующее: у незагруженных образцов с невысокой прочностью Я^ = 16 Мпа модуль упругости бетона с течением времени (2 года) возрастает до 20?£; дл^ бетонов с = 20 МПа Ев не возрастает, а для бето-

на с прочностью = 32 МПа снижался на 10-15$.

У загруженных образцов при относительном уровне обжатия ¿_ 0,5 с течением времени модуль упругости не снижался, а при £ > 0,5 отмечалось снижение модуля упругости на 10-20%.

■ В наших исследованиях модуль упругости.бетона на БЗГ в зависимости от кубиковой прочности Н удовлетворительно описывается формулой

Е5 = 3260 •Ч/Я*Г"' , МПа . ' ' /5/

Испытания также показали, что на зависимость модуля упруго-пластичности от уровня действующих напряжений Е'в - & значительное влияние оказывает температурно-влажностное состояние образца. В особенности это сказывается на начальном участке кривой "6'- В ", что объясняется внутренним напряженным состоянием, которое вызвано усадкой бетона. В призмах, испытанных в раннем -.возрасте, а такие во влажных призмах присутствие воды в порах ведет к увеличению модуля упругопластичности. В позднем возрасте влага из бетона удаляется и вследствие высыхания его образуются микротрещины, которые до своего закрытия увеличивают деформативность бетона. На участке, превышающем £ = 0,25,' зависимость Ед -<э носит более стабильный характер почти до уровня £ = 0,8.

'Для изучения влияния величины напряжений'на продольные деформации и мрдуль упругопластичности на участке = 0,3-0,8

использовались образцы размером 15x15x60 см и 10x10x40 см.

Статистическая обработка результатов опытов на ЭВМ СМ 420 . позволяет принять линейную зависимость между модулем упругоплас-тичности Е^ и величиной действующего напряжения б . Коэффициент корреляции линейной зависимости находится в пределах 0,8460,975, а их достоверность во всех случаях больше 4.. Корреляционная связь может быть выражена в виде:

' ЕГ ('- 1 ■ /6/

где /г05 - значение модуля упругопл&стичноети при & = 0.

Экспериментально изучалось изменение модуля деформации бетона на безобжиговом зольном гравии с учетом предыстории нагруже-ния.

С этой целью под разный уровень начальных напряжений в возрасте Т - 28 сут,'И Г ^г 180 суток загружены по три серии образцов. •

; Анализ результатов опытов показал, что длительное воздействие нагрузки существенно влияет 'на изменение модуля упругоплас-тичности по сравнению с незагруженными образцами. Причем характер изменения Е^-зависит от возраста загружения и от уровня длительного загружения. ■ •

В загруженных призмах на изменение модуля упругопластично-сти значительное влияние оказывает ползучесть. Кроме того, если уровень загружения-достаточно высок, бетой накапливает такое количество деформаций, которое вызывает микроразрушения и, следовательно, приводит к устойчивому уменьшению Eg. Таким образом, можно предположить, что на изменение модуля упругопластичности загруженного бетона на безобжиговом зольном гравии в основном оказывают влияние величины деформации ползучести и уровень длительного загружения.

— J.«. —

После длительных наблюдений все призмы испытаны кратковременной сжимающей нагрузкой до разрушения. Статистическая обработка опытов, подтверждает, что и после длительно действующей нагрузки в процессе кратковременного сжатия между модулем деформации и напряжением может быть принята линейная зависимость. Однако на характер зависимости В'} - 6 при кратковременном сжатии отмечено влияние предыстории загружения, причем это влияние сказывается как на величине модуля упругости, так и на значении углового коэффициента К. .

Влияние возраста бетона и уровня его обжатия на предельную сжимаемость £и8 . Исходя из полученных данных, можно заключить, что время.выдержки образцов без нагрузки мало влияет на его предельную сжимаемость. Значения' £щ были близки между собой в 28 суток и в возрасте бетона 2-х лет £uä - (175...225)'Ю~^, мм/мм.

Однако.образцы, находившиеся под длительной нагрузкой, имели меньшую предельную сжимаемость. Так, в серии М9 у незагруженных образцов предельная сжимаемость Sus = 175'10"*^ мм/мм, а у загруженных £ив = 153*10""® мм/мм. Причина такого явления, на наш взгляд, объясняется уплотнением структуры бетона и возможно тем, что обратимая часть деформации ползучести после разгрузки образ-' цов еще не успела проявиться. Продолжительность выдержки в .разгруженном состоянии перед кратковременным испытанием составляла от нескольких часов до двух суток.

На основе одновременных измерений продольных и поперечных деформаций с помощью тензорезисторов при осевом сжатии получены коэффициенты поперечных деформаций V* для различных уровней магружения. Для уровня • / 0,3 равен в среднем 0,2. Однако с повышением / выше уровня микротрещинообр~эования

В°гс эначекия V* возрастают. На границе микроразрушений Й^гс они доходят до 0,4-0,6.

Влияние возраста и длительности приложения нагрузки мало сказалось на величине коэффициента V* .

. Прочность при осевом растяжении изучалась на цилиндрах диаметром 12 см и длиной 40 см. При испытании их на разрывной машине специальные приспособления позволяют центрировать их по физической оси. Полученные данные свидетельствуют о том, что при невысоких расходах цемента (200-250 кг/мэ) прочность на осевое растяжение Яд£ на 20-30% оказывается ниже нормируемых значений для тяжелого бетона. Однако при расходах цемента в бетоне 300 кг/м3 и более прочность на растяжение близка к для тяжело-

го бетона. Такое явление объясняется малой прочностью сцепления заполнителя БЗГ с раствором при малых расходах цемента, о чем свидетельствует характер разрыва, цилиндров. При нормировании значений НВ(. для бетона на. БЗГ следует учитывать несколько пониженное значение для- классов В15-В20, для классов В25 и выше значение в^ могут приниматься такими же,' как для тяжелого бетона.по СНиП 2.03.01-84.

■Предельная растяжимость бетона на'БЗГ классов В20-В30 составляет порядка =20*10"^ мм/мм, что примерно на 20-30% выше, чем.у тяжелого бетона таких же марок.'

Длительное выдерживание образцов без нагрузки не сказалось на прочности при осевом растяжении. Однако испытания, цилиндров, находившихся под обжатием в течение 6 месяцев при £ =0,5 показали снижение примерно на 50^. Аналогичная картина наблюдалась^ в тяжелом бетоне.

Испытание призм на внецентренное сжатие проводилось с целью определения косвенным путем характеристики сжатой зоны бетона .

Величина iú характеризует упругопластические свойства бетона и отражает влияние деформативности бетона на перераспределение напряжений в сечениях внецентренно сжатых и изгибаемых элементов. Согласно главы СНиП 2.03.01-84 п. 3.12, характеристика сжатой зоны бетона определяется по эмпирической формуле

со = а - о,оо8 ñ¡.

Величина ¿О численно равна коэффициенту полноты эпюры напряжений сжатой зоны бетонной призмы U)z , нагружаемой в ядровой точке сечения, может определяться по отношению

и)г=

Для определения были испытаны три серии опытных образцов размерами 15x15x60 см. Возраст бетонов ко времени испытаний Z = 423-775 сут. Свойства бетона к такому возрасту в значительной мере стабилизировались.

Нагрузка на призмы передавалась с помощью ножевых опор с эксцентриситетами fio = h /6 - 2,5 см и h /15 = I см. ;

Результаты испытаний показали, что' теоретические значения, U>r хорошо согласуются" с опытными ¿<5«р. Таким образом, харак-'■■ теристику сжатой зоны бетона Lú рекомендуется определять по • формуле (2.6) СНиП 2.03,01-84 как для легкого-бетона. . ' ' ■.

Усадка и ползучесть- бетона. Особенностью структуры бетона на БЗГ является то, Что крупный заполнитель ЕЗГ обладает невысоким модулем упругости, и, кроме .того, во времени он проявляет усадку. Эти факторы, по нашеод мнению, способствуют повышенной усадке бетона на БЗГ.

Для определения деформаций усадки испытывали .пропаренные • образцы размером 10x10x40 см. Хранились они в закрытом помещении при влажности fint= 65% к t = 18+5°С. Относительная усадка бетона на'БЗГ находится.в пределах (60...70)'10"^ мвд/мм. В воз-

расте около одного года усадка затухает.

На основании наших экспериментальных данных предложена эмпирическая формула для определения деформаций усадки в зависимости от времени выдержки образцов ¿ (в сутках).

, £s¿ = 9,7 ' ■VF'-IO"3, мм/мм /7/

Экспериментальное определение ползучести выполнено на нескольких сериях размерами 10x10x40 см, загруженными в различном возрасте в пружинных установках. Образцы пропаривали по стандартному режиму. Ползучесть изучалась на неизолированных образцах, которые под нагрузкой выдерживались в тех же условиях, что и усадочные;

Анализ полученных данных свидетельствует о высокой ползучести бетона на ЕЗГ с малым содержанием цемента. По сравнению с тяжелым бетоном с призменной прочностью fíB = 19,5 МПа, по данным И.И.Улицкого,' ползучесть бетона на'БЗГ с расходом цемента 200 кг/У оказалась более чем в 2 раза выше.

Однако ползучесть бетону с содержанием цемента 320 кг/м3 незначительно превышала ползучесть тяжелого бетона. Эти данные говорят о.том, что для несущих конструкций следует применять бетон с расходом цемента не менее 250 кг/м3. Судя по характеру .кривых удельных деформаций ползучести С,, можно .отметить, что до

уровня' У* = 0,5 имеет место линейная ползучесть, при'этих усло-

■ -5 -Т

виях С почти не возрастают, .остаются на уровне С = 8*10 МПа , но при уровне обжатия 0,65 значение С резко, возросло до

I3-I0"5 Ша"!.:

На основании наших опытных данных, а также ранее полученных в HHfflCF, нами выведена эмпирическая формула для определения удельных деформаций ползучести бетона на БЗГ ■

с= (.1-0,02/?) .I0-5I__ /8/

" ' . 9,5 + 0,019 ■ ■ ' МПа

■ где:; R - кубиковая прочность на сжатие,МПа;

t - время вьщерживания бетона под нагрузкой, сут. Значение характеристики ползучести для бетонов на БЗГ

с Bß в 24,7 МПа не превышает 1,4, в то время как для бетона с 5= 18,3 МПа значение у возросло до 2,5. Экспериментальные данные по ползучести на БЗГ позволяют дать оценку коэффициентам и параметрам, входящим в формулы по расчету железобетонных элементов по.СНиП 2.03.01-84. Во-первых, это касается назначения коэффициента ß , учитывающего влияние длительного действия нагрузки на прогиб гибкого сжатого элемента, jiSели сохранить такой же подход к определению коэффициента, ß , 1«ак это сделано для тяжелого бетона, то можно записать

J =0,5^ /.9/

Проведя экстраполяцию кривых до их. полного затухания, было гЙЭДУчено значение коэффициента J5 для.бетона на БЗГ класса ■ ■ равное 1,65. Для бетонов классов В25 и выше рекомендуется йршять J3 -1,2 вместо' \ß = I для тяжелого бетона,, а для про-»ШКУ^чньк классов - по линейной интерполяции...'.

Что касается преднапряженных конструкций, то. применение бе-■¡•жона на БЗГ должно быть ограничено классами BI5 и выше. Потери $$ярряжений от ползучести для классов ВЗО и вше могут приниматься-такими же, что для тяжелого бетона татГх же классов, а для $В30,,и В25 - завышенными в среднем на 25%, а для классов BI5 - на

■ длительная прочность изучалась на призмах размерами IOxIOx' жШ-йц, загруженных в пружинных установках. Характерной особен-вше? э'.тих установок является наличие кольцевого динамометра

для контроля нагрузки на образец как при его загружены», так и п процессе вцдержки. При длительной издержке 'падение нагрузки восстанавливалось путем подкручивания гаек на упорных подшипниках.

Било испытано шесть серий образцов прочностью 20,0-35,0 МПа. Призмы загружались под уровни напряжения 0,7; 0,8; 0,85 и 0,9 от ;

Экспериментальные данные по длительным испытаниям приведены на графике зависимости длительного сопротивления / Яг от времени выдержки £ в логарифмической шкале, откуда можно заключить, что длительная прочность бетона на БЗГ мало отличается от тяжелого бетона такого же класса (рис. I).

. Исходя из полученных данных по длительному сопротивлению бетонов на БЗГ и изменению его прочности во времени для проектирования конструкций, предлагается принимать следующие значения коэффициентов условий работы бетона на БЗГ: для класса В15

0,85, а для классов В20-В30 - 0,9.

Рассматривая вопрос длительной прочности с позиции гипотезы

о

О.Я.Берга, казалось бы; что,чем выше границы йсгс / вЁ и ^сгс ^ » тем Д°лжен быть выше предел длительной прочности. Однако, у бетона такое, явление не наблюдалось. Это, по нашему мнению, объясняется тем, что у бетона на БЗГ сам крупный заполнитель проявляет ползучесть. Благодаря этому при приложении внешней нагрузки, из-за совместной ползучести заполнителя'и матрицы граница микротрещинообразования повышается, что и отмечалось в наших опытах. Однако по причине повышенной общей ползучести длительная прочность снижается, т.к. начавшиеся микротрещины в матрице быстро распространяются на весь бетон, не огибая заполнитель как в '.'.отелом бетоне, а распространяясь через крупный заполнитель, ввиду его невысокой прочности на растяжение в поперечном

«о

<000

Рис.' Г. Длительное сопротивление бетона

о • — бетон на БЗГ по 'опытам автора а - тяжелый: бзтон яо данный : А.В.Яшина.

ш

I

направлении. .

Испытание конструкций. Наряду с лабораторньпда образцами проведены испытания колонн сечением 40x40 см, длиной 3,5 м, выполненные по чертежам "Теплоэлектропроекта". Рабочая арматура из 4-х стержней 0 25 мм из стали класса АШ. Хомуты из стали класса A-I 0 8'мм. .

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что расчет по прочности можно проводить по методике СНиП 2.03.01-84. .

В работе приведены технико-экономические данные получения безобжигового зольного гравия.

ОЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Безобжиговый зольный гравий является заполнителем, пригодным для приготовления конструкционных бетонов. Для получения бетонов классов BI2.5-B30 целесообразно применять безобжиговый зольный гравий прочностью в цилиндре не менее 4,5 МПа. При использовании в качестве вяжущего портландцемента марок 400-500 на БЗГ могут бьтгь получены бетоны классов BI2,5 - ВЗО с общим расходом цемента (с учетом цемента на изготовление БЗГ) в пределах требований "Типовых норм расхода цемента для изготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций" СНиП 5.01.23-83. .

2." Бетон на БЗГ отличается от тяжелого бетона таких же марок главным образом деформативнши свойствами: модуль упругости ниже на 30-40%, предельная сжимаемость больше на 25%; предельная растяжимость больше на 20%; прочность при растяжении ниже на 15-20%.

3. С течением времени прочность бетона на БЗГ на сжатие возрастает на 10-45% в зависимости от расхода цемента и прочности заполнителя. Длительное приложение нагрузки отрицательно не сказывается на прочности бетона при сжатии. У загруженных элемен-

тов прочность flß возрастает в 1,1-1,5 раза в зависимости от расхода цемента и уровня обжатия.

4. Модуль упругости бетона при длительном воздействии нагрузки при £ (_ 0,5 практически не снижается, а остается на уровне Eß • в 28 сут; снижение модуля упругости наблюдается лишь' при.уровне обжатия v? > 0,5, т.е. при нагрузках, превышающих эксплуатационные. ;

.5. Учитывая повышенную ползучесть бетона на БЗГ, при расчете сжатых элементов для класса BI5 значение коэффициента ß реко-, мендуется принимать равным 1,65, а для классов В25 и выше принять J? =1,2 вместо ß =1,0 для легкого бетона при искусственных крупных заполнителях и мелком плотном заполнителе. Дня промежуточных классов - по линейной интерполяции.

6. Длительная прочность бетона на БЗГ классов BI5-B30 находится на уровне таковой для тяжелого бетона ( = 0,9), а для класса В12,5 в связи с повышенной ползучестью она ниже (?^g=0,85).

7. На основании полученных результатов исследований свойств бетонов на БЗГ и испытаний конструкций, можно рекомендовать этот вид бетона для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, в т.ч. преднапряженных взамен тяжелого бетона после их'перепроектирования.-Расчет и проектирование бетонных и железобетон- ' ных сжатых элементов из бетона на БЗГ рекомендуется выполнять в .соответствии с главой СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные ■конструкции. Нормы проектирования", а также с учетом рекомендаций, приведенных в настоящей работе.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих изданиях: '

I. Мурзабеков Е.Р. Ползучесть и усадка бетона на безобжиговом

зольном гравии // Архитектура и строительство Узб' • :стана.

- Ташкент, 1985. - № I. - С. 33-35.

2. Мурзабеков Е.Р. О параметрических уровнях напряжений в бетоне на безобжиговом зольном гравии // Расчет, конструирование и технология изготовления бетонных и железобетонных изделий. - М.: НИШБ, 1985. - С. 65-70.

3. Кудрявцев A.A., Мурзабеков Е.Р., Романов ¡Ü.M. Исследование конструкций из легкого бетона на безобжиговом зольном гравии // Развитие производства и применения легких бетонов и конструкций из них, в том числе с использованием промышленных отходов: Тез. докл. Ш Всесоюз. конф. по легким бетонам.

- М.: Стройиздат, 1985. - С. 172.

4. Кудрявцев A.A., Мурзабеков Е.Р. Длительная прочность бетона на беэобжиговом зольном гравии // Бетон и железобетон. -1986. - № II. - С. 29-30.

5. Мурзабеков Е.Р. Сопротивление бетона на основе безобжигового зольного гравия сжатию и растяжению после длительного сжатия 'различной интенсивности // Проблемы интенсификации промышленного производства: Тез. докл. науч.-техн. конф. -Целиноград, 1987. - С. 17. .

6. • , Мурзабеков Е.Р. Характеристика'сжатой зоны бетона на без-

обжиговом зольном гравии // Научно-технические достижения \ ■ - ■

- строительному'комплексу: Тез. докл. науч.-техн.. конф. -Целиноград,11988. - С. 21.

7. Мурзабеков Е.Р. Влияние предшествующего длительного сжатия на изменения модуля деформации при последующем кратковременном сжатии // Проблемы перестройки строительного комплекса: Тез. докл. науч.-техн. конф. - Целиноград, 1989. - С. 19.

8. Мурзабеков Е.Р. Коэффициент интенсивности напряжений К бетона на БЗГ // Вклад ученых ЦИСИ в ускорение научно-тех-

■ . " 22 , ■ ■■ нйческо'го про г'рвоса! Тез. докл. науч.-'гехн.' конф. - Целиноград, 1990. - Ч.'2-я. - С,- 20. , : , ;Мурзабеков Е*Р. Сопротивление бетона на безобжиговом золь-"ном гравии длительному воздействию нагрувок // Строительный комплекс и рыночная экономика. - Акмола, 1993.-С.31-32

" Р С ¿"¿'f. S' ¿no/i J 9/ т./ср.