Диссертация (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков), страница 8

Стоитотметить, что при испытании бетонных кубов края пресса препятствуют поперечным деформациям опорных граней кубиков создавая эффект обоймы, что приводит к завышению прочности образцов по сравнению с реальной прочностьюбетона. При увеличении длины образца отношение его прочности к прочностикубика уменьшается и устанавливается при соотношении h/a ≥ 4 (здесь h – высота49образца; а – основание образца). В большей степени результаты таких испытанийподходят для определения качества бетона и установления его класса прочности.Наиболее же достоверный результат для тестирования бетона на осевоесжатие показывает призменная прочность, которая получается в результате сдавливания образцов призм с размером сторон 150×150×600 мм.

Под призменнойпрочностью понимают временное сопротивление осевому сжатию призмыс отношением высоты призмы к размеру стороны квадрата, равным четырем.Призменная прочность показывает реальную прочность бетона. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассонабетона приводятся в ГОСТ 24452-80 [112]. В соответствии с требованиями этогодокумента испытания для определения призменной прочности бетона производятпутем постепенного (ступенями) нагружения образцов призм стандартных размеров осевой сжимающей нагрузкой до разрушения при определении призменнойпрочности и до уровня 30 % разрушающей нагрузки с измерением в процессенагружения образцов их деформации.

Призменная прочность вычисляется поопределенным в процессе испытаний нагрузкам (Рр и 0,3Рр), а также продольными поперечным относительным упругомгновенным деформациям (1у и 2у). Кромеэтого, в [112] приводятся также дополнительные требования к методам определения призменной прочности и модуля упругости бетона при нагреве, а такжек прессу, оборудованному камерной печью, и другому оборудованию для проведения таких испытаний.В данном случае, провести испытания на таком оборудовании не представлялось возможным в силу ряда причин, в первую очередь, связанных с территориальным удалением друг от друга лабораторий, в одной из которых образцыподвергались длительному воздействию углеводородного режима пожара,а в другой, определялась их призменная прочность на прессе. Возможность такогоподхода к проведению испытаний образцов на прочность обусловлена темфактом, что физико-механические свойства бетона как в нагретом, так и в остывшем состояниях остаются практически неизменными, что подтверждено многочисленными экспериментальными данными [25, 55, 113].50Необходимо также отметить, что в диапазоне температур от 800 до 1100 °Споказатель прочности у всех рассматриваемых видов бетонов становится практически идентичным.

Это объясняется тем, что независимо от метода изготовления,к этому моменту бетоны начинают размягчаться, у них значительно снижаетсямодуль упругости и увеличивается ползучесть. На рисунке 2.8 представленыграфические зависимости изменения коэффициента снижения прочности бетона(γbt) от температуры, который представляет собой отношение прочности бетонапри нагреве (Rbt) к начальной прочности бетона (Rb) [25].γbt1,0в нагретом состоянии0,80,6после нагрева в охлажденномсостоянии0,40,2T, °С0,0020040060080010001200Рисунок 2.8 – Влияние высоких температур на изменение прочностипри сжатии тяжелого бетона на гранитном заполнителеИз представленных на рисунке 2.8 зависимостей видно, что для рассматриваемого бетона, как в его нагретом, так и в охлажденном после нагрева состоянии,коэффициенты снижения прочности в одноименных температурных значенияхсущественно не отличаются друг от друга.

Максимальное расхождение одноименных величин не превышает 7 % (при температуре в 1100 °С), при этом относительная погрешность не превышает 7,8 %.Аналогичные зависимости для рассматриваемого бетона, как под нагрузкой,так и без нее, представлены также в работах [55, 113] (рисунки 2.9, 2.10).51γbt1,0после нагрева в охлажденномсостоянии0,90,80,7в нагретом состоянии0,60,50,4T, °С0,30100200300400500600700800Рисунок 2.9 – Влияние высоких температур на изменение прочности при сжатиитяжелого бетона на гранитном заполнителе под нагрузкой 0,3Rbγbt1,0после нагрева в охлажденномсостоянии0,90,80,70,6в нагретом состоянии0,50,4T, °С0,30100200300400500600700800Рисунок 2.10 – Влияние высоких температур на изменение прочности при сжатиитяжелого бетона на гранитном заполнителе без нагрузкиАнализ зависимостей на рисунках 2.9 и 2.10 также показал не существенныеразличия коэффициентов снижения прочности в одноименных температурныхзначениях как для бетона под нагрузкой, так и без нее.

Максимальное расхождение одноименных величин для бетона под нагрузкой не превышает 10 %(при 200 °С), при этом относительная погрешность не превышает 5,8 %,без нагрузки, соответственно 6 % (при 200 °С) и 2,9 %.52Таким образом, с целью решения поставленной задачи были проведены двесерии экспериментов. Первая серия экспериментов выполнялась при температуреокружающей среды 20 °С для нахождения начальной прочности в образцахиз исследуемых видов бетонов (Б, ТБ и ФТБ), имеющих как кубическую(150×150×150 мм), так и призменную (150×150×600 мм) форму, а также длянахождения между этими формами образцов переводных коэффициентов(рисунок 2.11).а)б)Рисунок 2.11 – Общий вид образцов бетонов призменной (а) и кубической (б)форм для проведения испытаний на прочностьПри подготовке бетонной смеси по ГОСТ 7473-2010 [91] для всех образцовприменялся цемент марки М400 с крупным заполнителем из гранитной крошки,размером фракции не более 5 мм.

Все образцы были получены методом отливкив формы при одинаковых температурных условиях из расчета один замес на одинтип бетона, всего три замеса. Всего было изготовлено и испытано 18 образцов(по 3 образца на каждый вид бетона для кубической и призменной форм, соответственно).Эксперименты по определению прочности образцов бетонов производилисьв испытательной лаборатории ЦНИИСК им.

В.А. Кучеренко на лабораторномиспытательном гидравлическом прессе с электрическим силоизмерением моделиИП 6013-2000-1 (рисунок 2.12), предназначенном для статических испытанийна сжатие и проверки стандартных образцов бетонов по ГОСТ 10180-2012 [114].53Рисунок 2.12 – Общий вид прессамодели ИП 6013-2000-1Испытательный пресс состоял из нагружающего устройства (силовая рамавертикального исполнения с нижним расположением гидроцилиндра), пультас насосной установкой и системы измерения, отображающей в реальном временисоздаваемую на образце действительную скорость нагружения от заданного значения скорости нагружения в кН/с.

Для измерения нагрузки использовался датчикдавления. Нагружающий модуль пресса был оснащен двумя винтовыми вертикальными колоннами, по которым вручную перемещалась подвижная траверса.Ниже представлены основные технические характеристики пресса:наибольшая создаваемая нагрузка, кН………………………2000диапазон измерения основной/дополнительный, кН……….40÷2000/20÷40погрешность при нагружении, %...........................................±1рабочий ход гидравлического поршня, мм…………………100высота рабочего пространства, мм…………………………..610расстояние между колоннами, мм……………………………530размеры плит сжатия, мм……………………………………..320×320максимальная скорость перемещения поршня, мм/мин……60масса испытательной машины, кг…………………………….3160тип привода и силоизмерителя………электрогидравлический, торсионныйПризменная прочность (Rпр, МПа) для каждого образца определялась в соответствии с ГОСТ 24452-80 [112] по формуле:Rпр = P / F,(2.2)где Р – разрушающая нагрузка, измеренная по шкале силоизмерителя пресса, кН;F – среднее значение площади поперечного сечения образца, определяемое по еголинейным размерам [114], см2.54Перед началом испытаний на боковых поверхностях образцов размечалисьцентральные линии для центрирования образцов по оси испытательного пресса.Для точного центрирования на каждый образец устанавливались стальные рамкис закрепленными в них тензометрами (рисунок 2.13).Рисунок 2.13 – Центровка образцапризмы в испытательном прессеТензометры устанавливались на боковых гранях образца по осевым размеченным линиям.

Образец с приборами устанавливался центрально по разметкеплиты пресса и проверялось совмещение начального отсчета с делением шкалыприбора. Начальное усилие обжатия образца, которое в последующем принималось за условный нуль, не превышало 2 % от ожидаемой разрушающей нагрузки.Значение ожидаемой разрушающей нагрузки при испытании образцов устанавливалось по данным о прочности бетона, полученной по результатам определенияпрочности на сжатие образцов кубов, изготовленных из одного замеса.

Ее значение при одинаковых сечениях кубов и призм принималось от 80 до 90 % от средней разрушающей нагрузки образцов кубов, полученной в соответствии с [114].Следует отметить, что особое внимание к центрированию образцовобусловлено необходимостью соблюдения условия, когда в начале испытанияот условного нуля до нагрузки, равной (40 ± 5 %)P, отклонения деформацийпо каждой грани (образующей) не превышали 15 % их среднего арифметическогозначения. При несоблюдении этого требования образец разгружался, смещалсяотносительно центральной оси разметки плиты пресса в сторону больших деформаций, и вновь производилось его центрирование.55В результате выполненной первой серии экспериментов установлено, чтопереводной коэффициент с образцов кубической формы на образцы призменнойформы, независимо от вида бетона, составил 0,7.