Модифицированный бетон со стальными волокнами - водонепроницаемость при сверхнагрузках

Модифицированный бетон со стальными волокнами – водонепроницаемость при сверхнагрузках http://www. cpi-web. ru/Archive/main. htm

Рис. 1. Форма стальных волокон, произведенных в Польше. Диапазон величин a и b рассчитан на уровне 5±2 и 3±1 мм. Яцек Катцер, д. т.н., Технический Университет, Кожлин. Польша Как правило, лабораторные исследования водонепроницаемости бетона не отражают истинного состояния сопротивляемости завершенных бетонных конструкций. Каждая конструкция, даже самая простейшая, произведена с различной степенью нагрузки. Эффект различной статической нагрузки может быть обнаружен с течением времени, в частности, при замерах прочностных характеристик. Данный факт позволил авторам эксперимента на водонепроницаемость бетона модифицировать бетон с помощью стальных волокон, чтобы приспособить его к различным нагрузочным циклам. Рис. 2. Пример приложения многоразовой нагрузки по циклу 1. Характеристики Обозначение Показатель Статическое напряжение rnl 1631 kg/m3 Напряжение с вибрацией rnz 1805 kg/m3 Содержание мелкозернистых структур Zp 0.8 % Индекс Kuczynski UK 3.279 Abrams UA 2.205 Hummel UH 66.37 Пустотность в статике jl 38% Пустотность агрегатов при вибрации jz 32% Таблица 1. Физические характеристики мелкозернистых заполнителей. В процессе исследований были приготовлены 18 образцов (15 см х 15 см х15 см) из 5 типов смесей, модифицированных стальными волокнами польского производства с концентрацией от 0 до 2%. Геометрия волокон представлена на рис. 1. Бетон был изготовлен с водо-цементным соотношением 0,5, на основе качественных заполнителей, параметры которых представлены в табл.1. Приняв во внимание тот факт, что добавление стальных волокон в смесь приводит к уплотненной, более жесткой консистенции, во все смеси добавили 1,8% пластификатора. Результаты теста были статистически проанализированы с помощью критериев оценки Смирнова. Объективность исследований основывалась на случайной аналитической выборке индивидуальных экспериментов. Рис. 3. Пример приложения однократной нагрузки по циклу 1. Все количественные подсчеты были графически интерпретированы с помощью математической программы моделирования «Статистика». Основываясь на результатах теста, описанных в (2), все тестовые образцы были разделены на три независимые группы в зависимости от степени предварительного напряжения и количества нагрузочных циклов. Первый цикл состоял из восьми последовательных приложений и снятия нагрузки, составляющей 45% от предварительного напряжения образцов. Тестовые образцы были подвержены одномоментной нагрузке 0.5+/0.1 Mpa/s с частотой колебаний до 1/35 Гц. Первый цикл представлен на рис.2. Второй цикл представлял собой непрерывное приложение нагрузки до тех пор, пока не достигалось 90-процентное значение относительно предварительного. После чего нагрузка снималась. Это показано на рис.3. Рис. 4. Водонепроницаемость бетонных образцов с нагрузкой по циклу 1 в соответствии с показателем Vf Третий цикл проводился на образцах без предварительного напряжения. После нагрузочных тестов образцы подверглись экспериментам на водонепроницаемость. Данный эксперимент был начат на шести экземплярах под давлением воды от 0.2 до 1.2 Mpa и был продолжен далее, в течение 72 часов с постоянным давлением 1.2 Mpa. После чего образцы были расколоты, и была замерена глубина проникновения воды. В результате был получен коэффициент скорости текучести, рассчитанный по формуле Kv=Xmax/2Eht, где Xmax – глубина проникновения воды; h – величина давления воды; t – время давления; Сопротивляемость воде тестовых образцов может быть сравнена. Следует помнить, что коэффициент скорости текучести описывает скорость проникновения воды, то есть, чем меньше значение коэффициента, тем большая водонепроницаемость бетона. Рис. 5. Водонепроницаемость бетонных образцов с нагрузкой по циклу 2 в соответствии с показателем Vf Водонепроницаемость предварительно напряженных образцов первого цикла показана на рис.4. Сопротивляемость безусловно возрасла при количественном увеличении стальных волокон. Коэффициент скорости текучести распределен между значениями при наибольшей проникаемости и при наименьшей, с наибольшим содержанием стальных волокон. Соотношение Kvar=-341,630-51,093x-9,410x^2 представлено кривой на рис.4. Второй цикл испытаний представлен на рис.5. Здесь так же наглядно продемонстрировано увеличение водонепроницаемости при количественном увеличении волокон. Коэффициент скорости текучести находится в пределах kv=341x10-12м/с. Соотношение Kvar=-3985,140-1542,144x+102,591x^2 представлено кривой на рис. 5. Рис. 6. Водонепроницаемость бетонных образцов, без нагрузки в соответствии с показателем Vf Водонепроницаемость образцов без предварительного напряжения показана на рис.6. Сопротивляемость образцов без предварительного напряжения и без волокон соответствует коэффициенту kv=250x10-12м/с. Модифицированные образцы с волокнами, но без предварительного напряжения показали значение коэффициента kv=101x10-12м/с. Соотношение Kvar=-257,986-232,976x+142,571x^2-32,667x^3 отражено на рис.6 Таким образом водонепроницаемость образцов имеет следующие значения: От kv=101 до 258*10-12 для образцов без предварительного напряжения. От kv=202 до 341*10-12 для предварительно напряженных образцов по 1 циклу. И от kv=1311 до 3985*10-12 для предварительно напряженных образцов по 2 циклу. Таким образом становится ясной картина влияния количества стальных волокон и степени предварительного напряжения на водонепроницаемость. Возрастание водонепроницаемости зависит от количественного увеличения волокон и степени предварительного напряжения. С точки зрения строительства цикл 1 является наиболее показательным. Добавление стальных волокон делает возможным поддерживать относительную водонепроницаемость, что весьма важно в производственной практике. References: Katzer J., Pia, tek Z.; Chosen Features of fine aggregate concrete modified by silica fume and steel fibre, Concrete and Concrete Structures – Proceedings of the International Conference, Zilina, Slovakei, April 28-29,1999 Lenkiewicz W., Pidek W., „Wytrzymalosґ cґ betonu na sґ ciskanie w elementach debiutuja, cych”, XVI Konferencja Naukowa Komitetu Inzґynierii PAN i Komitetu Nauki PZITB - Krynica 1970 Smirnow N. W., Dunin-Barkowski I. W., „Krуtki kurs statystyki matematycznej dla zastosowa_ technicznych”, PWN, Warszawa 1966. Sґliwinґski J., Witek K.: Metody oceny parametrуw charakteryzuja, cych wodoszczelnosc betonu, Inzґynieria i Budownictwo 10/94

Дальнейшая информация:

Dr.-Ing. Jacek Katzer Technische Hochschule Koszalin ul. Kapitanska 4 75-206 Koszalin, POLAND Tel.: ++48 94 341 6880 Fax: ++48 94 341 6880 E-Mail: *****@***koszalin. pl