Ю. М. БАЖЕНОВ, академик РААСН, д-р техн. наук, проф. (МГСУ); В.Н. МОХОВ, канд. техн. наук, В.В.БАБКОВ, д-р техн. наук, проф. (Уфимский государственный нефтяной технический ун-т), Количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов

Цементные бетоны, применяемые в производстве забивных железобетонных свай, дорожных плит, фундаментов под компрессорное оборудование, не всегда обеспечивают необходимую динамическую прочность и долговечность конструкций в силу недостаточной ударной выносливости бетонов.

Характеристикой ударной выносливости бетона может служить количество ударов N одинаковой энергии, необходимых для разрушения некоторого эталонного образца (куба, призмы). Количество ударов до разрушения, в соответствии с усталостной природой разрушения в условиях многократных повторных воздействий, связано с относительным уровнем динамических напряжений в бетоне ajRe в момент удара (здесь ad- нормальное сжимающее динамическое напряжение; Re - статическая прочность бетона на сжатие) и увязывается с этой характеристикой, а также с коэффициентами динамического упрочненияи выносливости/с,, принятой при описании усталостной выносливости, линейной зависимостью в полулогарифмических координатах [1 -3]


Учитывая, что для понижения уровня напряжений oJRg с целью повышения rjd применительно к процессу забивки железобетонной сваи снижение энергии удара нежелательно из-за потерь производительности сваебойного оборудования, можно считать, что одним из приемов повышения ударной стойкости будет повышение статической прочности бетона Rg.

С использованием (5) находятся зависимости по расчету динамического упрочнения для частных случаев соотношений коэффициентов



Таким образом, бетон по ударной выносливости характеризуют параметры уравнения (1) kdv\kr Значение комбинаций коэффициентов {kd к} для двух бетонов позволяет с использованием (6) сравнить эти бетоны по ударной выносливости, оценить эффективность конкретного технологического приема с точки зрения повышения ударной выносливости.

Определение параметров ударной выносливости бетона kd и кГ возможно получением и обработкой линейной зависимости (1) в графической форме, что связано с предварительным проведением испытаний на одном из вариантов динамических копров. Техника испытаний бетона на многократные ударные воздействия может быть реализована на вертикальном динамическом копре, воспроизводящем в автоматическом режиме ударные воздействия на эталонный образец (куб. призму) свободно сбрасываемого груза массой т с определенной высоты h.

Высота свободного падения груза связана со временем падения t зависимостью






В табл. 2 представлены данные авторов по испытаниям на копре УГНТУ двух серий кубов 7,07x7,07x7,07 см среднезернистых (крупная фракция - щебень крупностью 10 мм) и мелкозернистых бетонов, твердевших в условиях ТВО. Прочность на сжатие и начальный статический модуль упругости бетона в данном случае определяли на призмах с соотношением высоты к поперечному размеру 3 при поперечном размере 7,07 см. Динамический модуль упругости рассчитывали умножением начального модуля упругости на повышающий коэффициент 1,2 [1,7]. Динамические напряжения получены на основе данных динамической тензометрии.

Данные табл. 2 указывают на практическое совпадение численных значений параметра Кк для двух копров (германского и УГНТУ) со значительно различающимися параметрами т и Vb, но близкими значениями соотношения mlVg.

Данные табл. 1 и 2, представленные на рисунке, соответствуют параметрам бетона около kd =1,71 и кг = 0,24. Эти данные указывают на идентичность зависимости для тяжелых крупнозернистых, среднезернистых и мелкозернистых бетонов.

При обработке данных, приведенных в табл. 2, влияние масштабного фактора для статической прочности бетона, полученного испытанием призм с поперечным размером 7,07 см, не учитывалось в предположении, что этот фактор компенсируется увеличением количества ударов до разрушения при испытании кубов с ребром 7,07 см.

Таким образом, техника обработки результатов испытаний бетона на ударную выносливость, полученных на вертикальном динамическом копре, при известном значении параметра копра КК (по данным его тарировки с испытанием средств динамической тензометрии) может быть сведена к расчету динамических напряжений по формуле (11). При этом динамический мфуль упругости рассчитывают умножением начального статического модуля упругости на повышающий коэффициент. Последующий расчет относительных уровней загружения oJRg для результатов испытаний при нескольких значениях h, нанесение данных испытаний на график в полулогарифмических координатах позволяет обработкой линейной зависимости aJRg-N получить параметры бетона kd и кп в полной мере характеризующие его по ударной выносливости.

Бетон и железобетон, 2006 №1