А.С.КУБАНЕЙШВИЛИ, А.Б.ПИРАДОВ, доктора техн.наук, профессора, А.М.ЮРЯТИН, канд.техн.наук (Грузинский НИИ энергетики и энергетических сооружений), Физико-механические свойства бетона, твердеющего под давлением в замкнутом пространстве
В практике строительства встречаются сооружения, где необходимо создать емкости высокого давления. Это резервуары различного назначения, напорные водоводы, защитные оболочки атомных станций и др. Такие конструкции могут быть решены в трехслойном варианте, где между внутренним и наружным слоями в замкнутое пространство под давлением нагнетается цементный раствор, деформативных свойств твердеющего бетона среднего слоя в замкнутом пространстве при различных уровнях нагнетаемого давления и жесткостях обоймы. Жесткости варьировались с помощью пластмассовых, металлических и железобетонных цилиндров, характеристики которых приведены в табл. 1.
Образцы изготовлялись путем засыпки в полость цилиндра обоймы щебня фракций 10...20 мм с последующим заполнением цементным тестом.
На бетон, изготовленный в пластмассовых и железобетонных обоймах, давление передавалось с помощью пружинных установок, загрузка которых осуществлялась гидравлическим домкратом. Усилие контролировалось манометром на насосной Станции. При металлической обойме нагнетание раствора проводилось под давлением цементационным насосом.
Непосредственно на свежеуложенный бетон усилие от домкрата передавалось через бетонные пуансоны, предварительно изготовленные в таких же пластмассовых обоймах (трубах), в которых формовались образцы-цилиндры.
Для обеспечения максимально возможной герметичности в железобетонных обоймах при передаче усилия на испытуемый бетон к обоим торцам обоймы изнутри приклеивались отрезки пластмассовых труб длиной 25 мм, вырезанных из тех же труб, в которых готовились пуансоны.
Образцы, изготовленные в пластмассовых и металлических обоймах, в возрасте не менее 28 сут освобождались от обойм и испытывались на гидравлическом прессе. Образцы же, изготовленные в железобетонных обоймах, испытывались в месте с обоймой, но нагрузка на образец передавалась через пуансоны.
Результаты испытания в виде графика представлены на рис. 1. Там же приведены данные, полученные в [2].
Как видно из графика, с увеличением давления наблюдается рост прочности бетона, но доопределенного предела, после чего прочность понижается. По максимальным значениям полученных прочностей и соответствующих им давлениям с учетом жесткостей обойм построен график, приведенный на рис.2. Приняв эту зависимость в виде экспоненты, получили формулу для определения предельного эффективного давления для конкретной обоймы
Ползучесть и усадку изучаемого бетона определяли на образцах в железобетонной обойме. Давление, передаваемое на бетон, составляло от 1,64 до 4,59 МПа. Деформации замерялись на базе 200 мм в средней части образца с двух противоположных сторон компаратором, снабженным индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. Компараторы устанавливались между шариками, завальцованны- ми на концах стержней, которые крепились к шпилькам.
В процессе загружения образцов и выдержки давления в течение первых 30 мин наблюдалось интенсивное всасывание влаги в тело железобетонной обоймы, сопровождаемое существенным перемещением пуансонов. В зависимости от величины давления на поверхности обоймы фиксировались трещины различного раскрытия.
Аналогично, но без приложения внешней нагрузки, было изготовлено два образца для определения температурно-усадочных деформаций. Деформации ползучести определяли путем вычитания из полных деформаций температурно-усадочных, зафиксированных на незагруженных образцах. Полученные таким образом результаты отражены на рис.З.
Потери предварительного напряжения в бетоне определяли как по показанию манометра насосной станции при разгрузке образцов в момент ослабления фиксирующих гаек пружинной установки, так и замером деформаций упругой разгрузки бетона. Разность напряжений при загрузке и разгрузке позволила судить о величине потерь.
Свежеуложенный нагруженный бетон уже через 30 мин имел прочность. Это видно из того, что разность деформаций, измеренных после 30-минутной выдержки и через 24 ч, по перемещениям пуансонов и на базе 200 мм почти совпадает. То, что бетоны при прессовании обладают мгновенной” прочностью и эффективная величина прессования находится в пределах 1.. .5 МПа, известно из [2 и др.], что еще раз было подтверждено нашими опытами.
Полученные результаты по выявлению потерь предварительного напряжения приведены в табл.2.
Как видно из табл. 2, потери предварительного напряжения не превышают 15% первоначального усилия, поэтому эта величина может быть рекомендована при проектировании.
Бетон и железобетон, 2004 №5