Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Анализ факторов, влияющих на результаты испытаний прочности кубических образцов ВЦБ при сжатии

Анализ факторов, влияющих на результаты испытаний прочности кубических образцов ВЦБ при сжатии

11.07.2017

Масштабный коэффициент является одним из необходимых показателей при проведении научных исследований ВЦБ и инженерных работ. На основе обобщения результатов исследований прочности ВЦБ при сжатии, проведенных в последние годы, выявлено, что влияние условий испытаний, например вида испытательного пресса, условий хранения образцов, длительности сушки образцов перед испытанием, скорости нагружения и, как следствие, масштабного коэффициента, проявляется сильнее, чем для обычного бетона.
Влияние скорости нагружения образцов

На основе результатов проведенных исследований установлено, что скорость нагружения оказывает существенное влияние на прочность ВЦБ.
Обычно считают, что прочность увеличивается с повышением скорости приложения нагрузки. По стандарту ISO рекомендуемая скорость нагружения составляет 0,6 ± 0,4 МПа/сек.; при высокой прочности образцов предлагают выбрать более высокие значения скорости, при низкой прочности - более низкие. Согласно новому китайскому стандарту GB 50081 «Метод испытания механических свойств обычного бетона» предъявляются более строгие требования к регулированию скорости нагружения - 0,8-1.0 МПа/с, чем в стандартах ISO.
На сегодняшний день существуют различные взгляды иностранных ученых, исследующих влияние скорости нагружения на прочностные характеристики бетонов. Например, французский ученый L'Hermite на основе анализа составов со 100 кратной разницей прочности доказал, что при увеличении скорости нагружения с 1 до 100 МПа/с, прочность, в среднем, повышается на 10%. Evans R-N. установил, что варьирование скорости нагружения в пределе 10в-1-100 МПа/сек. не приводит к существенным изменениям предела прочности при сжатии; увеличение прочностной характеристики наблюдается лишь при еще более высоких скоростях нагружения.
В нашей работе были проведены исследования влияния скорости нагружения на прочность при сжатии ВЦБ классов С70 и С80. Установлено, что изменение скорости нагружения в интервале 0.6-1.2 МПа/с практически не оказывает воздействия на прочность ВЦБ при сжатии. Поэтому при пересмотре стандартов для ВЦБ была рекомендована скорость нагружения 0.6-1.0 МПа.
Влияние условий хранения образцов

В процессе хранения при различной температуре и влажности наблюдаются существенные различия в скорости гидратации внутренних и внешних слоев образцов. Прочность различных слоев постепенно уменьшается при перемещении от поверхности к центру. Размер образцов также влияет на протекание процессов гидратации, что особенно заметно при исследовании образцов большого размера.
Основной способ снижения влияния условий хранения на прочность образцов заключается в повышении относительной влажности. Для ВЦБ с классом прочности С80 были проведены сравнительные испытания образцов при трех различных условиях хранения:
1. согласно требованиям старого стандарта - температура 20±3°С, относительная влажность более 90%;
2. согласно ISO - температура 20±2°С, относительная влажность более 95%;
3. в насыщенном растворе Ca(OH)2.
Результаты исследований, проведенные в китайской академии строительства, показали, что масштабный коэффициент для ВЦБ при выдерживании образцов согласно требованиям старого стандарта при температуре 20±3° С и относительной влажности более 90% составляет 0.88. При проведении испытаний по стандарту ISO при температуре 20±2° С и относительной влажности более 95% или в насыщенном растворе Ca(OH): происходит увеличение масштабного коэффициента. Таким образом, контроль за поддержанием требуемых условий хранения образцов для ВЦБ по сравнению с обычным бетоном становится еще более важным.
Содержание вяжущих веществ в ВЦБ более высокое, водоцементное отношение более низкое, чем в рядовых бетонах: при этом некоторые вяжущие вещества обладают достаточно высокой активностью, а другие - не могут завершить гидратацию даже при выдерживании образцов в воде. В процессе экспериментальных исследований было замечено, что даже через 28 суток хранения в средней зоне образцов с размером грани 15 см еще остаются частицы порошкообразного вещества, а для образов размером 10x10x10 см такого не наблюдается. Таким образом для ВЦБ. по сравнению с обычным бетоном, чем меньше размер образцов, тем быстрее протекают процессы гидратации и тем меньше их масштабный коэффициент.
Влияние прижимной пластины

Известно, что размер и форма бетонных образцов влияют на значения предела прочности при сжатии; чем меньше размер образцов, тем значение прочностной характеристики выше.
При приложении к бетонным образцам нагрузки возникают поперечная и продольная деформации. Динамический модуль упругости верхней и нижней пластины пресса превышает аналогичный показатель для бетона в 5—15 раз, а коэффициент Пуассона - не более чем в 2 раза. Таким образом, поперечная деформация пластины при приложении нагрузки меньше, чем для бетона (т.е. свободная поперечная деформация); трение, возникающее между верхней и нижней пластиной и поверхностями образца, ограничивает роль поперечного набухания и приводит к увеличению прочности. Чем ближе к поверхности образца, тем эффект подобного ограничения сильнее. На расстоянии около V3а (а - поперечный размер образца) эффект ограничения перестает действовать. После разрушения верхняя и нижняя часть образцов становится по форме похожа на пирамиду; это эффект называется краевым эффектом.
Смазка поверхностей между верхней и нижней пластинами и образцом позволяет значительно снизить краевой эффект; прочность образцов при этом уменьшается, разрушение образцов сопровождается образованием многочисленных трещин; с увеличением размера грани кубических образцов воздействие краевого эффекта снижается.
С другой стороны, из-за наличия на поверхности образцов трещин, пор и других дефектов происходит снижение площади нагружения, и, как следствие, прочности при сжатии; с увеличением размера образцов повышает вероятность появления дефектов, поэтому прочность образцов также снижается.
Несмотря на то, что стальные пластины обладают высокой прочностью и жесткостью, в процессе их длительного использования вследствие возникновения значительных боковых расширений и прогибов под действием высоких неравномерных напряжений они становятся деформируемым эластомером, что особенно ярко проявляется для образцов с большими размерами. Пластины, вследствие их длительного применения, не всегда остаются ровными; в частности, в центральных частях, совмещаемых с бетонными образцами, появляются вмятины, что требует их замены на пластины с более высокой жесткостью. При проведении испытаний для улучшения плоскостности пластин пресса целесообразно использовать стальные пластины: для небольшого пресса необходимо использовать стальные пластины для обеспечения однородности напряжения.
Требования, предъявляемые к формам для изготовления образцов

В Китае для обеспечения требуемого размера образцов при испытаниях бетонов обычно используются кубические разъемные формы, которые должны отвечать следующим требованиям: внутренние стенки должны быть гладкими, без трещин и царапин; шероховатость внутренней поверхности форм Ra не более 3.2 мкм; после сборки форм отклонение внутреннего размера не должно быть больше 0,2% от номинального размера, и не более ±1 мм: угол между продольными и поперечными стенками, а также между стенками и верхней поверхностью поддона должен быть прямым; его отклонение должно быть не более ± 0,3° (т.е. на каждые 100 мм не более 0.5 мм); зазор между связанными стенками должен быть не более 0,2 мм, между продольной и поперечной стенками — не более 0.4 мм.
Влияние влажности поверхности образцов

В процессе исследований экспериментально установлено, что на прочность при сжатии и масштабный коэффициент оказывает влияние влажность поверхности образцов при испытании. Если испытание образцов проводится сразу после выемки из воды или насыщенного раствора Ca(OH)2, то влажность поверхности будет высокой. Результаты проведенных исследований по определению масштабного коэффициента в условиях влажной и сухой поверхности образцов представлены в табл. 9.8.
Подсчитано, что средний масштабный коэффициент для образцов, испытанных без предварительного высушивания, составляет 0.93; для образцов, подвергнутых высушиванию в течение 2 часов - 0.97. Поэтому при проведении испытаний необходимо обращать особое внимание на наличие воды в поверхностном слое бетона.
В ходе исследований установлено, что масштабный эффект является статистическим явлением и проявляется в соответствии с законами природы. Бетон является весьма неоднородной, дискретной системой; внутренние дефекты распределяются по объему бетона достаточно неравномерно. С увеличением размеров образцов вероятность появления дефектов повышается. Анализ данных, представленных в табл. 9.3-9.4, позволил установить, что с увеличением размера образцов снижает среднее значение прочности при сжатии и повышается их среднее квадратическое отклонение (см. табл. 9.9).

В общем, условия испытаний образцов, например, характеристики пресса, условия хранения, степень влажности поверхности образцов и скорость нагружения при проведении испытаний значительно влияют на прочность при сжатии и масштабный коэффициент ВЦБ. Установлено, что для проведения испытаний ВЦБ необходимо: выбирать пресса с большей нагрузкой; строго контролировать скорость нагружения в интервале 0.6-1.0 МПа, следя за равномерностью прикладываемой нагрузки; испытывать образцы с одинаковой влажностью поверхности, так как с увеличением влажности масштабный коэффициент снижается. Также в ходе исследования необходимо помнить, что действие краевого эффекта увеличивает прочность; чем больше размер образцов, тем действие краевого эффекта и прочность при сжатии ниже. Нестандартный размер форм и отклонение углов сопряжения стенок форм от требуемого также влияет на величину, точность измерения прочности и масштабный коэффициент бетона. Увеличение размеров образцов приводит к снижению среднего значения предела прочности при сжатии и повышению их среднего квадратического отклонения.
Таким образом, при проведении исследований прочности ВЦБ при сжатии должны строго контролироваться условия испытаний, что позволит получить действительно значимые величины масштабных коэффициентов. Для дальнейшего накопления экспериментальных донных необходимо организовать проведение комплексных исследований ВЦБ в соответствующих организациях и ведомствах.