Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
УДК 691.327:620.191.33
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ БЕТОНА
ПРИ СЖАТИИ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
В. Н. Зиновьев
Аналитически получены интегральная и дифференциальная формы зависимости полной относительной объемной деформации тяжелого бетона на гранитном щебне от напряжений при статическом кратковременном одноосном сжатии, по кинетике изменения которой, на основе ме-тода тензометрических измерений, определены структурно-механические характеристики бетона и проведена сравнительная оценка с данными, полученными одновременно, по результатам испытаний ультразвуковым импульсным методом.
тяжелый бетон, гранитный щебень, полная объемная деформация, одноосное кратковременное сжатие, микротрещинообразование, параметрические уровни, тензометрический метод
ВВЕДЕНИЕ
В 1927 г. А. Брантзаег, опубликовав предварительные результаты экспери-ментов, впервые указал на увеличение объема бетонного образца при кратко-временном одноосном сжатии, построив графики зависимости объемной дефор-мации от напряжений 
[1]. Напряжение, соответствующее началу увели-чения объема образца, было названо «критическим напряжением» и ошибочно определялось, приближенно, по экстремуму экспериментальной кривой . Значения критического напряжения в его экспериментах и всех тех, кто последо-вал за ним, фиксировались в довольно широком диапазоне 
.
Целью настоящей работы является установление функциональной зависи-мости и, на ее основе, структурно-мехнических характеристик бетона.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Было изучено влияние уровня напряжений на изменение полной относи-тельной объемной деформации 
тяжелого бетона на гранитном щебне классов В10, В30, В60 и «В80» при одноосном нагружении статическим крат-ковременным сжатием. Испытания проводились в полном соответствии с требова-ниями [2] на бетонных образцах-призмах размером 10
1040 см. Для бетона классов В10 и В30 одновременно с тензометрическими были произведены ультра-звуковые измерения [3]. Призменная прочность бетона в возрасте 28 сут соответ-ственно классам составила 13, 32, 46 и 66 МПа. Было испытано по три–пять образцов-близнецов бетона каждого класса.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты обработки экспериментов и аналитического анализа получен-ных данных представлены на рис. 1. Как видно из графика, кривые исследуемой
зависимости изменяются по одному и тому же закону, который может быть пред-
ставлен в общем виде аналитически полученной, в соответствии с физикой наб-
Рис. 1. Зависимость объемной деформации 
(а) и мер ее изменения
соответственно первого (б), второго (в), третьего (г) и четвертого (д) порядков малости от напряжений в тяжелом бетоне на гранитном щебне;
,
,
, … - экспериментальные данные; - аналитические кривые
людаемого явления, кусочно-непрерывной функцией:
, ……………..(1)
где i = 1, 2, 3, 4 – номера интервалов напряжений (при i = 1, 
= 0).
Как показала обработка экспериментальных данных (рис. 1, д), величину 
можно приравнять к ее начальному значению 
в точке с напря-жением 
или
. (2)
Интегрируя (2) необходимое количество раз по 
от 
, можем полу-чить уравнения аналитических кривых 
для четвертого интервала напряжений 
. Запишем уравнение только для ; вертикаль-ной чертой и стрелкой здесь отмечены слагаемые, которые относятся к первым интервалам напряжений 
:
. …………..(3)
1, 2, 3 4
Геометрически найденные величины (2) представляют собой тангенсы углов 
наклона касательных к соответствующим кривым в точках с заданным напряжением; физически – меры изменения объемной деформации первого - четвертого порядков малости, за которые напряжение в бетоне изменится на 1 МПа, и имеют следующие размерности [
] = [
]. Кроме того, они позволяют качественно исследовать закон измене-ния функциональной зависимости (3), точно отмечая интервалы напряжений ее возрастания и убывания; точки перегиба, экстремума (рис. 1,а) и пересечения с осью напряжений, а также установить характерные для (2) особые точки – разрыва первого рода и излома, в которой кривые «скачком» изменяют свое нап-равление (рис. 1 б, в, г), свидетельствуя о качественных и количественных изме-нениях, происходящих в структуре бетона в каждом из установленных интервалов напряжений (более подробно в [3]).
По аналогии с [3] можно получить потенциалы как объемной деформации, так и напряжений:
, (4)
где 
и 
- полная потенциальная энергия и дополнительная работа объемной деформации.
Результаты испытаний призм, обработанные с применением формул (2), (3), свидетельствуют о достаточном соответствии выведенного закона изменения объемной деформации от напряжений с данными опытов. По характеру измене-ния функциональных зависимостей (2) определены действительные параметри-ческие уровни микротрещинообразования бетона 
, 
и , соответствую-щие особым точкам этих кривых.
Данные статистической обработки результатов испытаний отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о том, что относительные вели-чины параметрических уровней 
для тяжелого бетона, определенные по кинетике изменения полной объемной деформации в диапазоне призменных прочностей от 10 до 70 МПа, не зависят от прочности бетона (рис. 2а). Их средние арифметические значения соответственно составили 0.089, 0.6 и 0.86.
Рис. 2. Зависимость уровней микротрещинообразования от
прочности тяжелого бетона на гранитном щебне (а) и закон их распределения (б):
- A. Jonson, 1924; 
- A. Brandtzaeg, 1927-29; - H. Yoshida, 1930; 
- О. Берг, 1950-67; 
- H. Rüsch, 1959; 
- S. Shah, S. Chandra, 1968; 
- О. Берг, Г. Соломенцев, 1969; 
- Н. Тупов, И. Жансеитова, 1972; - Г. Писанко, Н. Хубова и др., 1972; - В. Москвин, М. Капкин и др., 1973; 
- А. Гвоздев, А. Яшин и др., 1978; - В. Зиновьев, 1978-87; 
- Н. Свиридов, В. Чесноков и др., 1991; 
- В. Митрофанов, О. Довженко, 1991
На рис. 2б представлены данные эмпирических распределений исследуе-
мых величин параметрических уровней в виде гистограмм, аппроксимирован-
ные гауссовыми кривыми распределений. По результатам статистического анализа были определены доверительные интервалы, покрывающие параметры 
, с доверительной вероятностью 95%: [
]; [
] и [
].
Относительные величины параметрических уровней 
для тяже-лого бетона, определенные на основе ультразвуковых измерений в диапазоне призменных прочностей от 10 до 70 МПа, также не зависят от прочности бетона [3]; их значения расположены в доверительных интервалах: 
и 
.
Таким образом, расхождения среднеарифметических значений первых двух уровней по результатам обоих методик составили приблизительно 
ВЫВОДЫ
1. Кривые зависимости полной относительной объемной деформации от напряжений , не зависимо от вида, следуют одному и тому же закону (3).
2. По результатам тензометрических измерений определены три параметрических уровня микротрещинообразования тяжелого бетона на гранитном щебне 
, соответствующие особым точкам кривых 
и отражающие количественную и качественную стороны изменений в структуре бетона при одноосном кратковременном сжатии.
3. Относительные величины параметрических уровней для тяжелого бетона на гранитном щебне, определенные по результатам тензометрических измерений в диапазоне призменных прочностей от 10 до 70 МПа, не зависят от прочности бетона.
4. Точка экстремума кривой не соответствует параметрическому уровню микротрещинообразования и не является её характерной особенностью, так как вообще может отсутствовать.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Brandtzaeg, A., Failure of a Material Composed of Non-Isotropic Elements, Trondhjem, 1927, No. 2, pp. 1-66.
2. Методические рекомендации по определению прочностных и структурных характеристик бетонов при кратковременном и длительном нагружении, НИИЖБ. - М., 1976. - С. 1-56.
3. Н. Определение микротрещинообразования бетона при сжатии ультразвуковым импульсным методом / В. Н. Зиновьев // Инновации в науке и образовании – 2009: VII Междунар. науч. конф. (20-22 окт.): материалы / КГТУ. - Калининград, 2009.- ч. 2. – С. 70-76.
DEFINITION OF A MICROCRACKING OF PLAIN CONCRETE AT COMPRESSION BY A TENSOMETRIC METHOD
V. N. Zinoviev
Actual levels of microcracking of plain concrete during the compression by an ultrasonic pulse method have been reported. An analytical correlation and type of curve Change of Volumetric Strain and Stress have been established. Connection with previous research by others is shown.
Основные порталы (построено редакторами)