А.Г. ТАМРАЗЯН, д-р техн. наук, проф.. А.Т.ХЕТАГУРОВ, инж. (МГСУ), Влияние реологических свойств структуры на долговечность бетона

Длительное сопротивление бетона внешним тепловым и силовым воздействиям проявляется в структурных изменениях, измеряемых по приращениям деформаций укорочения, удлинения и пористости в структуре.

Долговечность бетона является предельным уровнем напряженного состояния в структурных элементах, при котором повышение критических размеров и количества дефектов в виде капилляров, пор, микротрещин вследствие физико-химических процессов вызывает возрастание внутренних сил и напряжений и проявляется в локальных зонах в развитии макротрещин.

Физико-механические и физико-химические процессы, протекающие в структуре бетона, как следствие внешних воздействий, способствуют формоизменению дефектов. их объединению, заполнению ими локальных объемов вплоть до критических, вызывающих макротрещины и изменение геометрических размеров сечений конструктивных элементов.

Разрушение — не только механическое явление, его закономерности определяются кристаллохимическими свойствами матрицы нагруженного бетона с учетом строения ионных кристаллов в единичных контактах и физических дефектах структуры.

Напряженно-деформированное состояние конструкций зависит от уровня напряжений, количества дефектов в структурных элементах бетона и арматурной стали. Трещины в структуре бетона, развивающиеся по механизмам нормального отрыва и поперечного сдвига, оказывают доминирующее влияние на несущую способность сечений бетонных и железобетонных конструкций.

Нарастание во времени прочности бетона практически не влияет на долговечность конструкций, которую всегда лимитирует его понижающая трещиностойкости. Это объясняется тем, что в вершинах пустот: пор, капилляров и дефектов структуры интенсивность напряжений достигает критических значений, и параметры трещиностойкости достигают в пределе для деформаций отрыва величины


При определении долговечности материалов и конструкций на стадии роста трещим в данной работе используется понятие скорости понижения параметра вязкости г) от действия статической и циклической нагрузок, от тепло влажностного воздействия. Долговечность данного элемента определяет время (или число циклов), за которое трещина от начальной длины Гсгс вырастет до критической 1"

Параметрами модели в характерных точках t, W, Р диаграммы состояния будут следующие характеристики: 1с и я,. — начальные размеры пустоты — капилляра; W— влажность и t— температура цементного камня.




В построении данной модели большую роль играет корректное знание основной характеристики трещиностойкости К1С для цементного камня, в том числе и с учетом изменения его влажности и температуры.

Обобщив имеющиеся малочисленные экспериментальные данные по величине К1, можно отметить, что определяющее влияние на нее имеет вязкость цементного камня ту напрямую зависящая от В/Ц и пористости [3]. Величина К1 в зависимости от г для бетонов на гранитном щебне приведена в таблице.


Построенная модель может быть применена и на макроуровне: для цементно-песчаного раствора или бетона, т.е. модель является иерархической системой, пригодной для описания процессов разрушения бетона на любых уровнях рассмотрения его структуры.

Введя соответствующие характеристики доя материалов заполнителя и цементной матрицы, можно получить деформативные и прочностные параметры развивающихся трещин для бетона в случае изменения его влажности и температу ры

Бетон и железобетон, 2001 №5