В.Г. НАЗАРЕНКО, д-р техн. наук, проф., А. ИВАНОВ, канд. техн. наук, РЕЖИМНАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНОВ
Исследования ряда авторов показывают, что при длительном приложении нагрузок прочность бетона уменьшается. Полученные результаты близко совпадают с опытными данными. Однако в поле зрения этих исследований попали, как правило, высокие уровни напряжений, и в этой области длительная прочность всегда меньше единицы. Все построенные при этом зависимости показывают снижение прочности бетона при любых напряжениях, в том числе и низких. А это противоречит тому факту, что бетон при относительно невысоких напряжениях повышает длительную прочность. При этом обнаруживается разрыв в подходе к проблеме прочности бетона. Если в первом случае прочность связывают только с деструктивными процессами, протекающими в бетоне, то во втором случае говорят о повышении прочности бетона, твердеющего под нагрузкой. Это явление чрезвычайно важно в монолитном домостроении, когда твердение бетона происходит под нагрузкой. Очевидно, что природа рассматриваемого явления непрерывна и должна описываться одними зависимостями. Получить их можно было бы на основе термодинамических, вернее, синергетических, физико-химических или молекулярно-кинетических принципов. Однако современный уровень развития науки не позволяет осуществить это в обозримой форме, пригодной к практическому применению, и не обеспечивает удовлетворительного совпадения теоретических и опытных данных. Используемые практикой уравнения механического состояния бетонов имеют феноменологическую основу. Феноменологический, как и всякий другой подход к построению теоретических зависимостей, исходит из некоторых эталонных экспериментов и последующего обобщения их с помощью определенных рабочих гипотез. При построении теории длительной прочности к феноменологическому подходу присовокупляются некоторые энергетические приемы, по сути своей являющиеся термодинамическими, равновесных процессов консервативных систем. На самом деле рассматриваемые системы таковыми не являются. Мы ничего не утверждаем, однако подозреваем, что, может быть, тут кроется противоречие, приводящее к упомянутым выше нестыковкам. Эти сомнения подвигли нас к попытке совершенствования теории режимной прочности бетона целиком на феноменологической основе.
Настоящие исследования не претендуют на полноту проработки, они носят лишь заявочный, скорее, постановочный, характер. Причина заключается в том, что в нашем распоряжении имеются всего лишь работы О.Я. Берга, Ю.Н. Хромца, С.Л. Орлова, РМ. Топчеяна да еще некоторые другие.
Упрочнение или разупрочнение бетона, как отношение длительной прочности бетона, нагруженного в возрасте t постоянным напряжением о, к прочности бетона в стандартном возрасте 28 сут, твердеющего в стандартных условиях, будем называть простым. При этом сама длительность действия нагрузки пока строго не оговаривается, предполагая, что она является равной некоторой неустановленной предельной величине. Сведения о существующих экспериментальных данных свидетельствуют об их скудности в этой части, что ограничивает возможность более-менее точной количественной оценки влияния длительности действия на конечный результат. Однако, опираясь на здравый смысл, можно попытаться спрогнозировать качество процесса. Для этого имеются опыты О.Я. Берга и С.Л. Орлова, в которых время выдержки под постоянной нагрузкой составляло 240-250, 240-258 и 260-270 сут, и опыты РМ. Топчияна длительностью 120-130 и 150-160 сут. Опираясь на эти опыты, Ю.Н.Хромец и его ученики получили выражение для коэффициента упрочнения бетона, твердеющего под нагрузкой:
Член, заключенный в первые круглые скобки, можно трактовать в терминах теории ползучести как функцию старения Q(t). Действительно, он учитывает возраст бетона в момент приложения нагрузки.
Член, заключенный в квадратные скобки, можно трактовать как функцию напряжений S(a/Rb). Все остальное будем трактовать как предельную меру упрочнения М(ы, 28), умноженную на функцию длительности действия нагрузки ft - т). Поскольку эта длительность предполагается равной некоторой предельной величине, то по принятому построению, впредь до накопления экспериментальных данных, принимаем f(t- т) = 1. Обобщая сказанное, запишем:
Оба последние выражения являются равноправными и могут применяться в зависимости от того, которое из них проще в конкретной задаче.
Бетон и железобетон, 2008 №2