Новости

Новости

Процесс деструкции бетона при совместном воздействии циклов замораживания-оттаивания и механических нагрузок


Для комплексного изучения совместного воздействия на степень деструкции и процесс разрушения бетона механических нагрузок и циклического замораживания-оттаивания была создана приоритетная государственная научная программа «Исследование безопасности важнейших объектов».
В Китайской гидромелиоративной и гидроэлектрической научной академии систематически исследовали скорость деструкции и процесс разрушения бетона различных классов прочности (С40, С50, С60 и С80) при совместном влиянии циклов замораживания-оттаивания и изгибающих нагрузок различного уровня (0, 0,1, 0.25 и 0.5 от разрушающей нагрузки). Установлено, что при повышении нагрузки наблюдается ускорение деструкции и разрушение бетона. Доказано, что деструкция бетона зависит от его класса прочности и величины прикладываемой нагрузки. При проведении данного исследования морозостойкости бетона были использованы следующие нововведения:
(1) Запроектированы и разработаны устройства для регулирования уровня нагрузки при исследовании процесса деструкции бетона при совместном воздействии циклического замораживания-оттаивания и изгибающих нагрузок. В устройстве использован способ нагружения с помощью двойной пружины (рис. 8.1). Результаты исследования показали, что система нагружения позволяет точно регулировать нагрузку, максимально устранять воздействие температуры, релаксации усилий и других факторов.

(2) Выявлено, что совместное воздействие нагрузок и циклов замораживания-оттаивания приводит к ускорению степени деструкции и процесса разрушения бетона различных классов прочности; предложено понятие комплексной деструкции. При низком уровне относительной нагрузки (около 0,1 от разрушающей) наблюдается незначительная деструкция бетонов; повышение уровня прикладываемой нагрузки от 0,25 до 0,5 приводит к значительному повышению скорости деструкция, что можно выразить как 0 < 0.1 << 0.25 <<< 0.5.
В зависимости от класса бетона степень деструкции описывается следующим неравенством С40 >>> С50 >> С60 > С80. При относительном усилии до 0,5 деструкция бетона классов прочности С40 и С50 по сравнению с бетоном без нагрузки число циклов замораживания-оттаивания снижается примерно на 50%, для бетона классов прочности С60 и С80 уменьшается с 500 до, соответственно, 60 и 150 циклов. Результаты проведенных исследования и выявленное влияние относительного значения прикладываемой нагрузки на степень деструкции бетонов различных классов позволили получить дополнительные данные для оценки долговечности бетонов.
(3) При воздействии нагрузок и циклического замораживания-оттаивания в зависимости от прочности бетона и В/Вяж. отношения потери веса бетона с различными классами прочности происходят, в основном, от отслаивания и шелушения поверхности. Чем выше прочность бетона, тем меньше потери веса. При относительной нагрузке, не превышающей 0,5, наблюдаются небольшие потери веса бетона с классом прочности С60 после 300 циклов замораживания-оттаивания; для бетона с классом прочности С80 потери веса не превышают 0,5%. Таким образом, величина потери веса в данном случае практически не зависит от величины нагрузки, прочности бетона и содержания воздухововлекающих добавок.
(4) С целью уменьшения деструкции и разрушения бетона в процессе совместного воздействия нагружения и замораживания-оттаивания ключевым является реализация мероприятий по повышению долговечности бетонов. Это можно реализовать за счет введения волокон, воздухововлекающих добавок, позволяющих уменьшить набухание бетона, а также повысить прочность и стойкость к образованию трещин в бетоне, что позволит значительно снизить степень деструкции и замедлить процесс разрушения бетона.
(5) На основе результатов большого количества испытаний впервые предложено статистическое уравнение деструкции бетона с классами прочности С40-С80. При уровне прикладываемого усилия, не превышающего 0,5 от разрушающей нагрузки, функция деструкции имеет следующий вид:

где: D - функция деструкции; а, b, с - константы материала; fp - относительная величина прикладываемого усилия; N - число циклов замораживания-оттаивания.