К.А.ПИРАДОВ, д-р техн. наук (Московский государственный открытый университет, НИИЖБ), Т.П.МАМАЕВ, канд. техн. наук, Т.А.КОЖАБЕКОВ, С.М.МАРЧЕНКО, инженеры (НИИЖБ), Подбор состава бетона по параметрам механики разрушения
В исследованиях по прогнозированию долговечности решаются 2 основные задачи:
1) подбор состава бетона, обеспечивающего требуемую долговечность бетона проектируемых конструкций:
2) определение остаточного ресурса долговечности бетона существующих конструкций.
Решение первой задачи в настоящее время осуществляется на основе эмпирического подхода к подбору состава бетона по параметру его прочности на сжатие. Прочность на сжатие является характеристикой, которая зависит от размеров образцов, условий испытания и др. В связи с этим возникла необходимость разработки способа подбора состава бетона по инвариантным параметрам трещиностойкости, которые отражают структуры и описывают механизмы разрушения бетона.
В этом отношении целесообразен переход от прочностной концепции к кинетической концепции разрушения [1]. в основу которой положены инвариантные константы цементного камня и бетона - критические коэффициенты интенсивности напряжений и энергия разрушения. Указанные параметры позволяют оценить кинетику развития повреждений (трещин) при силовых и не силовых воздействиях до критического уровня, т.е. определить долговечность бетона. Методика расчета состава бетона требуемой долговечности должна основываться на обеспечении трещиностойкости бетона, которая определяется структурными свойствами бетона. Поэтому для подбора состава бетона необходимо располагать данными о связях между параметрами состава бетона и характеристиками трещиностойкости (долговечности).
Проведенный многофакторный эксперимент по насыщенному трех-уровнему плану позволил получить зависимости между параметрами прочности, трещиностойкости и параметрами состава бетона. Решая систему уравнений с заданными (требуемыми) силовыми и энергетическими характеристиками, можно подобрать состав бетона, который обеспечит требуемую долговечность. При этом состав бетона должен удовлетворять технологическим требованиям.
В задании на подбор состава бетона должны задаваться нормируемые показатели качества бетона:
- долговечность - D;
- класс бетона по прочности на сжатие - В:
В зависимости от конструкций конкретной номенклатуры для которых предназначен бетон, и конкретных условий эксплуатации по нормируемым показателям качества бетона задаются параметры трещиностойкости - К1с и КПс
Параметры состава бетона - расход цемента (Ц) водоцементное отношение (В/Ц). объемная доля щебня в бетонной смеси К|а определяются из решения системы уравнений 2-го порядка, установленных на основе многофакторного эксперимента (здесь dmax - максимальный размер крупного заполнителя):
Бетон и железобетон, 2003 №6