Document 67441

ВЫНОСЛИВОСТЬ ПОЛИМЕРСИЛИКАТБЕТОНОВ И РАСТВОРОВ
Золотов М.С., канд. техн. наук, проф., Волювач С.В., канд. техн. наук, Супрун О.Ю., Шелковин А.А.
Харьковская национальная академия городского хозяйства
61002, Украина, г. Харьков, ул. Революции, 12
E-mail: zolotov@ksame.kharkov.ua
Коэффициенты условий работы бетонов на основе жидкого стекла при
расчете конструкций на выносливость в нормативных документах не приводятся. В п. 2.11 СНиП 2.03.04-84 указывается, что в подобных случаях расчетные сопротивления бетона должны быть специально обоснованы. Описываемые в настоящей работе исследования призваны в известной мере восполнить этот пробел.
Исследовались разработанные автором составы кислотостойких, безусадочных полимерсиликатных бетонов с добавкой самотвердеющей акриловой пластмассы и фурилового спирта [1-4]. В качестве эталонных параллельно испытывались образцы наиболее изученных и широко применяемых
полимерсиликатных растворов и бетонов. Составы и показатели прочности
испытанных бетонов и растворов приведены в [1-4]. Для испытаний на выносливость использовались призмы размером 100x100x300 и 70x70x300 мм,
на которых предварительно изучались деформативные характеристики бетона при комнатной температуре, а также при многократном (до 350 циклов)
циклическом нагреве в диапазоне 120...60, 180...90 и 240…120°С. Испытания
проводились на гидравлическом прессе-пульсаторе типа ПУ-100. Образцы
испытывались в охлажденном состоянии. Частота нагружения во всех сериях
испытаний колебалась в пределах 500-650 колебаний в минуту. Всего были
испытаны на выносливость 92 образца. Среднее нагружение цикла

 ср  max
 min
2
 ( 0,3  0,4 ) Rв . Снижение максимальных напряжений в бетоне
образцов сопровождалось повышением коэффициента в с сохранением σср.
База испытаний была принята n = 2·106 циклов колебаний. Обработка результатов испытаний проведена методом прямолинейной корреляции. Этот
метод позволяет с определенной степенью точности найти среднее значение
предела выносливости бетона, используя все образцы данной серии, разрушенные при испытании.
Значение предела выносливости бетона Rtу определено из линейного
корреляционного уравнения
R M
t
у
где
M
my

y
N
my

S ( 
x M
S
ty
'
mx
),
(1)
tx
– усредненное напряжение для серии образцов; N – количест-
во образцов в серии, у = σвmax, x = lgn; Sty и Stx – среднеквадратические откло-
нения величин у и х; при заданной базе n = 2·106.
Результаты обработки данных испытаний представлены в таблице 1.
Таблица 1
Образец
Раствор с добавкой фурилового спирта
Бетон с добавкой фурилового спирта
Раствор с добавкой акрилового компаунда
Бетон с добавкой акрилового компаунда
Значение предела выносливости Rtу , МПа ( Rtу / Rtв )
в зависимости от режима нагрева, 0С
без нагрева
120…60
180…90
240…120
16,0/0,64
13,8/0,46
11,0/0,37
8,6/0,3
16,4/0,62
13,9/0,46
11,7/0,44
8,1/0,32
9,2/0,46
10,5/0,45
9,6/0,41
10,1/0,45
8,9/0,43
9,9/0,44
9,3/0,41
9,4/0,44
Поскольку линии выносливости в координатах σв - lgN приняты прямыми, представляется возможным с определенной степенью точности найти
предел выносливости бетона при любой базе испытаний (в диапазоне, ограниченном наклонным участком кривой Велера).
Для этого, очевидно, достаточно в линейном корреляционном уравнении
принять соответствующее значение величины х'.
Одним из преимуществ метода прямолинейной корреляции является то,
что здесь можно установить два вида зависимости между σmax и σmin:
а) зависимость, позволяющая определить напряжения для заданного
числа циклов, – показатель прочности;
б) зависимость, позволяющая определить число циклов для заданного
напряжения, – показатель долговечности.
В последнем случае линейное корреляционное уравнение будет иметь
вид
X M
mx
  S tx (
S
y M
my
)
(2)
ty
На основании описанных выше испытаний вычислены коэффициенты
условий работы γв1 (табл. 2) в зависимости от характеристики цикла в и
режима циклического нагрева. Как видно из табл. 2, значения γв1 для раствора и бетона с добавкой фурилового спирта при нагреве в диапазоне 180...90,
и особенно, 240...120 °С существенно падают (в последнем случае при в =
0,15...0,25 вообще установить предел выносливости не удалось). Для образ-
цов с добавкой акрилового компаунда γв1 в этих условиях сохраняют довольно высокие значения. Следует, однако, подчеркнуть, что результаты испытаний, проведенных в охлажденном состоянии образцов, не позволяют пока
достоверно судить о выносливости бетона с добавкой термопластика при
одновременном воздействии нагрева (при температуре свыше 120 °С) и многократно повторяющейся нагрузки. Вместе с тем, как и испытания на прочность при статической нагрузке (1), они продемонстрировали повышенную
ремонтопригодность полимерсиликатного бетона с добавкой самотвердеющей акриловой пластмассы.
Таблица 2
Вид раствора
или бетона
1
Раствор с добавкой фурилового спирта
Бетон с добавкой фурилового спирта
Раствор с добавкой акрилового компаунда
Бетон с добавкой акрилового компаунда
Перепад температур в
цикле, 0С
2
без нагрева
120…60
180…90
240…120
без нагрева
120…60
180…90
240…120
без нагрева
120…60
180…90
240…120
без нагрева
120…60
180…90
240…120
Значение γв1 при характеристике цикла в
0,15…0,25
0,26…0,35
0,36…0,5
3
0,6
0,4
0,3
0,55
0,35
0,25
–
0,4
0,4
0,35
0,4
0,35
0,35
0,35
0,35
4
0,7
0,45
0,35
0,2
0,65
0,4
0,3
0,15
0,45
0,45
0,4
0,45
0,4
0,4
0,4
0,4
5
0,8
0,8
0,5
0,3
0,75
0,65
0,5
0,25
0,6
0,6
0,6
0,6
0,55
0,6
0,6
0,6
1. Кислотостійка композиція / Шутенко Л.М., Волювач С.В., Золотов М.С., Супрун О.Ю.
Патент України на корисну модель № 34760, 2008.
2. Кислотостійка полімерсилікатна композиція / Шутенко Л.М., Волювач С.В., Золотов
М.С., Супрун О.Ю. Патент України на корисну модель № 20349, 2007.
3. Полімерсилікатний розчин для реставрації будівельних споруд / Шутенко Л.М., Волювач С.В., Золотов М.С., Шелковін О.О. Патент України на корисну модель № 65769, 2011.
4. Кислототривкий полімермінеральний розчин / Шутенко Л.М., Волювач С.В., Золотов
М.С., Шелковін О.О. Патент України на корисну модель № 63416, 2011.