Диссертация (1172914), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Образец нагружали до разрушения непрерывно с постоянной скоростью нарастания нагрузки до его разрушения (0,6±0,2) МПа/с, при этом времянагружения образца до его разрушения не составляло 30 сек. Максимальноеусилие, достигнутое в процессе испытания, принималось за разрушающуюнагрузку.Далее по результатам испытаний рассчитывалась прочность прогретогобетона на осевое сжатие.

За прочность бетона на осевое сжатие принимаютвременное сопротивление R эталонных кубов, определяемое по выражению[95]:R F,A(2.5)где F – разрушающая нагрузка, Н; А – средняя рабочая площадь образца, мм2; α– переводной коэффициент, зависящий от размеров образца.55Переводной коэффициент α зависит от размера бетонных образцов и принимается равным 0,95 [95] для бетонного куба со сторонами 100×100×100.2.4. Обработка полученных экспериментальных данныхПроведенные эксперименты прочности бетона на осевое сжатие позволили получить результаты, которые сведены в таблицу 2.3.Таблица 2.3 – Прочность на осевое сжатие образцов исследуемых составовв зависимости от температурыМаркировкаобразцовКРА2061.456.659.354.256.752.4Температура образцов, ℃200400600Прочность на осевое сжатие, Rb, МПа68.258.646.861.851.540.163.351.339.161.249.336.86055.439.365.851.435.580014.612.110.39.610.511.7После проведения исследования экспериментальные данные подверглисьстатистической обработке, а именно регрессионному анализу.

При этом в анализе экспериментальных данных не учитывалось увеличение прочности бетона,так как при расчете огнестойкости железобетонных конструкций с воздействием нагрузки бетон не может набирать свою прочность. Данная обработка проводилась в программном обеспечении Microsoft Office Excel по методунаименьших квадратов [139].Предположим, что точки описывают функцию (2.6), представляющуювид параболы второго порядка (полином второй степени), направленной ветвями вниз:y  ax 2  bx  c .(2.6)Следовательно, для описания данной функции нужно воспользоватьсясистемой линейных уравнений (2.7):56nnn n 432axbxcxxi2 y i ;ii  in 1n 1n 1 n 1nnnn32axbxcxxi y i ;  iiin1n1n1n1nn n 2a  xi  b xi  cn   y i .n 1n 1 n 1(2.7)Далее производился расчет зависимостей предела прочности сжатия оттемпературы.

Результаты эксперимента с учетом регрессионного анализа представлены на рисунке 2.6.57701Предел прочности на сжатие, МПа60503240302010020200400Температура, ℃600800экспериментальные кривые;расчетные кривыеРисунок 2.6 – Температурные зависимости прочностина сжатие бетона без добавки фибры и с добавкой:1 – бетон без добавки фибры; 2 – бетон с добавкой ProZASK IGS 12 мм;3 – бетон с добавкой ProZASK IGS 6 ммВ результате регрессионного анализа экспериментальных данных получены эмпирические зависимости для расчета прочности на осевое сжатие бето-58на без добавки и с добавкой ProZASK IGS 12 мм и ProZASK IGS 6 мм в зависимости от температуры, которые, как видно из графика не учитывают увеличение прочности бетона (рисунок 2.6).

Зависимости имеют следующий вид: для бетона без добавки фибры:Rb  0,00013t 2  0,0478t  56,742 , (R2 = 0,78);(2.8) для бетона с добавкой ProZASK IGS 12 мм:Rb  0,00011t 2  0,0352t  55,336 , (R2 = 0,97);(2.9) для бетона с добавкой ProZASK IGS 6 мм:Rb  0,00012t 2  0,0486t  52, 470 , (R2 = 0,89).(2.10)Коэффициент корреляции R2 показывает тесноту связей между полученными экспериментальными данными. В нашем случае во всех уравнениях регрессии связь между переменными достаточно высокая.С помощью полученных выражений можно рассчитывать показателипрочности на осевое сжатие исследованных бетонов при различных температурах нагрева.Исходя из полученных зависимостей прочности на сжатия, определялиськоэффициенты снижения предела прочности γbt, которые представлены на ри-Коэффициент сниженияпредела прочности бетонасунке 2.7.1,21120,830,60,40,2020100200300400500Температура, ℃600700800Рисунок 2.7 – Температурные зависимости коэффициента измененияпредела прочности на сжатие бетона без добавки фибры и с добавкой:1 – бетон с добавкой ProZASK IGS 12 мм; 2 – бетон с добавкой ProZASK IGS 6мм; 3 – данные СТО59Исходя из рисунка 2.7 видно, что полученные данные хорошо согласуются с СТО.

Поэтому для расчета огнестойкости рекомендовано использоватьследующие значения коэффициентов изменения предела прочности, которыесведены в таблицу 2.4.Таблица 2.4 – Коэффициенты изменения прочности на осевое сжатие образцовисследуемых составов в зависимости от температурыВид бетонаС добавкойProZASK IGS 12 ммС добавкойProZASK IGS 6 мм2011Значение коэффициента γbt при температуре, ℃100200300400500600700110,980,910,810,660,47110,990,960,820,720,58000,180,21В результате проведенных экспериментов можно сделать вывод о том,что ППФ снижает прочность бетона на сжатие примерно на 16 % как при нормальной температуре, так и при повышенной. Факт снижения прочности наосевое сжатие подтверждается недавно представленными результатами полученными в НИИЖБ, где снижение прочности для бетонов с добавкой ППФ составляет 15 % [140].В качестве гипотезы, объясняющей снижение прочности бетона, можноиспользовать предположение, что добавление ППФ в бетон в количестве 1 кг/м3вытесняет такое же количество объема цемента и мелкого наполнителя изструктуры и не позволяет набрать прочность обычного бетона.

Еще одной причиной снижения прочности при нагреве, возможно, является низкая температура плавления ППФ, которая составляет всего 160 ℃ [121]. В результате нагревафибробетона до температуры плавления полипропилена изменяется структурабетона, повышается его пористость, что приводит к уменьшению плотности иснижению прочности.Из этого можно сделать вывод, что добавка полипропиленовых волокон вбетон [121] не способна повысить его прочность даже при высоком процентномсодержании фибры в составе бетона. Данная фибра не подходит для этой цели.60Ее использование целесообразно для защиты материала от взрывообразногоразрушения. Для повышения же прочности бетона необходимо комбинироватьППФ с другими видами фибр.При проведении экспериментов были визуально выявлены закономерности разрушения образцов из бетона с добавкой фибры и без добавки.

Так, вдиапазоне температур 20–200 ℃ для бетона без добавки фибры характерно разрушение образцов с хлопком, откалыванием кусков цементного камня и крупного заполнителя, разлетом этих частей на расстояние 2–3 м. Разрушение бетонных образцов с добавкой фибры в данном интервале температур было пластичным и бетонный куб практически не изменил свою форму (рисунок 2.8).Рисунок 2.8 – Образец из бетона с добавкой полипропиленовой фибрыпосле проведения экспериментаПри нагреве бетонных образцов без добавки и с добавкой фибры вышетемпературы 600 ℃ и воздействии нагрузки разрушение бетонных образцовпроисходит в виде рассыпания составляющих компонентов. Можно предположить, что по достижении высоких температур сцепление между основнымикомпонентами бетона практически отсутствует.По окончании эксперимента образец имел форму, как и обычный бетон, в виде двух усеченных пирамид, сомкнутыми малыми основаниями(рисунки 2.9, 2.10).61Рисунок 2.9 – Образец из бетона без добавки фибрыпосле проведения экспериментаРисунок 2.10 – Образец из бетона с добавкой ProZASK IGS 12 ммпосле проведения экспериментаЭто явление можно описать следующим образом [141].

При испытании накубиковую прочность бетона образцы разрушаются вследствие разрыва в поперечном направлении. Объясняется это силами трения, возникающими междуповерхностями опор пресса и бетона, которые направлены вовнутрь и препятствуют поперечным деформациям куба. Называется это явление эффектомобоймы (рисунок 2.11).62НагрузкаСила тренияРисунок 2.11 – Эффект обоймы при испытаниях бетона на прочностьПо мере удаления силы трения от торцевых краев кубов их сила становится значительно меньше. Поэтому при исследовании кубиковой прочностибетона образцы после испытаний принимают форму усеченных пирамид. Такоеже явление наблюдается и у обычного марочного бетона.При сравнении прочностных свойств бетона с добавками из двух видовфибры (рисунок 2.9) видно, что на участке 20–300 ºС прочность на осевое сжатие ProZASK IGS 12 мм выше ProZASK IGS 6 мм на 12%. На участке 300 – 800ºС ProZASK IGS 12 мм уступает ProZASK IGS 6 мм примерно на 14 %. Этовозможно объясняется разностью длин волокон отечественной и импортнойфибры.

При нагреве бетона происходит плавление полипропиленовых волокони образование пор в структуре бетона. Структура бетона с отечественной фиброй, длина волокон которой 12 мм, при нагреве образуются поры большей длины, чем у бетона с импортной фиброй, длина волокон которой 6 мм. Именно поэтой причине прочность бетона с ProZASK IGS 12 мм незначительно снижаетсяпо отношению к ProZASK IGS 6 мм. Добавка в бетон отечественной фибры с63меньшей длиной волокон позволит заменить использование импортной, болеедорогой, фибры.Анализ результатов испытаний показал, что характер кривых измененияпрочности на сжатие при росте температуры [142] бетона без добавки фибры ис добавкой одинаков для всех образцов, участвовавших в испытаниях (рисунок2.9).

В интервале температур от 20 до 300 ℃ происходит набор прочности, который характерен для бетона с добавкой и без добавки фибры. В интервалетемператур от 300 до 800 ℃, возможно, в связи с происходящими процессамидегидратации и термической диссоциации, прочность снижается.В расчётных методиках оценки огнестойкости за нормативную прочностьбетона принимается призменная, используемая для расчета железобетонныхконструкций. Следовательно, необходимо было провести перерасчёт прочности.

Характеристики

Список файлов диссертации