раздел 2
прочность, трещиностойкость и деформативность
бетонных и железобетонных элементов, усиленных
акриловым полимерраствором, при кратковременном статическом растяжении и сжатии
При реконструкции и капитальном ремонте, на основании выполненного в разделе 1
обзора литературных источников, использование полимерных композиций для
усиления, восстановления и ремонта железобетонных конструкций является наиболее
прогрессивным и актуальным [6,14,41,52,75, 85,102,139].
Усиление, восстановление и ремонт полимерными растворами и клеями
железобетонных элементов, работающих на сжатие, растяжение, изгиб и другие виды
деформаций дает значительные преимущества по сравнению с использованием для
этих целей традиционных материалов. Наиболее рациональным для усиления и
ремонта железобетонных конструкций является использование акриловых обычных и
модифицированных композиций [37,39,100...102,112...117,155]. В данном разделе
исследовано влияние на прочность, трещиностойкость и деформативность
восстановленных конструкций, способа усиления, толщины усиливающего слоя
полимерраствора при кратковременном нагружении.
2.1. Исследование влияния толщины слоя акрилового
усиливающего покрытия на прочность и
трещиностойкость бетона при растяжении
Цель экспериментальных исследований – установить влияние толщины усиливающего
поверхностного слоя акрилового полимерраствора на прочность и трещиностойкость
бетона на растяжение путем раскалывания кубов с ребром 150 мм.
Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены специальные
образцы-кубы с ребром 150 мм из бетона класса В12,5 в количестве 24 штук. Из
того же замеса было изготовлено соответственно по 6 кубов с ребром 100 мм и
призм размером 100 х 100 х 400 мм, необходимые для определения
физико-механических характеристик бетона. Состав бетона по весу приведен в
приложении А таблица А.1. На момент испытаний возраст бетона составил свыше 60
суток. Результаты экспериментальных исследований основных физико-механических
характеристик бетона приведены в таблицах А.3 и А.4 Приложения А.
По полученным прочностным и деформативным характеристикам бетон соответствует
классу В12,5 (приложение А, таблица А.3, А.4).
Экспериментальное определение прочности, трещиностойкости и деформативности
бетона на растяжение путем раскалывания [29] проведено на 6-ти опытных
образцах-кубах.
Измерение деформаций растяжения бетона и усиливающего слоя покрытия в процессе
нагружения опытных образцов и фиксации момента появления трещин осуществляли
методом электротензометрии. Для этого на бетонную поверхность грани куба
наклеивали по три тензорезистора типа ПКБ-50-400. Затем на две противоположные
стороны опытного образца наносили слой акрилового полимерраствора состава
100:100:150:6 масс-частей требуемой толщины. В качестве наполнителя
использовали кварцевый песок крупностью до 0,16 мм. После полимеризации
акрилового полимерраствора в тех же местах, что и на бетоне наклеивали
тензорезисторы типа ПКБ-50-400. Толщина слоя акрилового покрытия составляла 3,
6 и 9 мм. Физико-механические характеристики акрилового полимерраствора
приведены в Приложении А, таблица А.2. Всего было подготовлено к испытаниям 4
серии опытных образцов, каждая из которых состояла из шести кубов: без
акрилового усиливающего слоя и с покрытием толщиной соответственно 3, 6 и 9 мм.
Размеры опытного образца, схема загружения и расположения тензорезистовров
приведены на рис. 2.1.
Определение прочности, трещиностойкости и деформативности при растяжении как
бетона, так и усиливающего слоя покрытия производили по известной методике [29]
на гидравлическом прессе типа 2ПГ-10 со шкалой силоизмерителя 50 и 100 кН
кратковременной статической нагрузкой. Нагрузка на образцы при испытании
прикладывалась ступенями по 0,1Rbt вплоть до разрушения. На каждой ступени
нагружения методом электротензометрии (тензостанция SA-2) измеряли деформации
бетона и усиливающего слоя, а также фиксировали кинетику возникновения и
развития трещин в бетоне и усиливающем покрытии с помощью МПБ-2 с 24-х кратным
увеличением.
Испытания образцов с покрытием и без него производили следующим образом (рис.
2.1). Подготовленный к испытаниям образец размещали между плитами пресса.
Предварительно в V-образных вырезах были установлены по две жесткие стальные
прокладки (2) (рис .2.1) таким образом, чтобы угол выреза оставался свободным.
Сжимающая нагрузка на образец (1) передается через прокладки посредством двух
стальных сплошных цилиндрических элементов (3).
На рис. 2.2 показан общий вид установки для испытания опытных образцов на
растяжение путем раскалывания. Разрушение опытных образцов всех серий
происходило в вертикальной плоскости, соединяющей вершины треугольных вырезов
(рис. 2.2), от развития двух направленных на встречу друг другу трещин отрыва.
Их траектория является достаточно плоской и практически одинаковой для всех
образцов каждой серии. На рис. 2.3 показан вид разрушения опытного контрольного
(рис. 2.3,а) и усиленного акриловым полимерраствором (рис. 2.3,б) образцов.
Растягивающие напряжения для всех серий опытных образцов определяли по
известной формуле [29]:
, (2.1)
где - прикладываемое усилие (нагрузка), Н; - площадь разрушения, мм2; - угол
выреза образца.
Рис. 2.1. Размеры опытного образца, схема загружения и расположения
тензорезисторов: 1 – опытный бетонный образец; 2 – жесткие
стальные прокладки; 3 – сплошной стальной цилиндрический
элемент; 4 – тензорезисторы типа ПКБ-50-400
Рис. 2.2. Общий вид установки по испытанию образцов-кубов на
- Киев+380960830922