Розділ 2
Експериментально- теоретичні дослідження рівняння механічного стану бетону при
короткочасній дії навантаження
Основні положення методики експериментальних досліджень
Як відзначалося в першому розділі, аналіз існуючих методів дослідження зв'язку
між напруженнями і деформаціями стиснутого бетону дозволив установити, що для
одержання повної (зі спадною ділянкою) діаграми стиску необхідна наявність
спеціального устаткування, що забезпечує навантаження зразка в умовах постійних
чи уповільнених деформацій. Крім того, як відомо, при досягненні напружень у
бетоні зразка, які перевищують рівень 0,7 Rb, розцентрування досягає значних
величин, що не враховувалось у наведених методиках.
Сказане і обумовило необхідність розроблення спеціальної методики випробувань,
а для її реалізації – відповідного обладнання. Вперше методика і обладнання для
експериментального дослідження діаграм деформування бетону при статичному
короткочасному центральному деформуванні були розроблені і випробувані автором
у НДІБК в 1978 р. [[cclxv]]. Основною перевагою розробленої установки є те, що
пружна енергія, яка накопичується в ній, значно менша за енергію, яка потрібна
для руйнування бетонного зразка. Крім того, обладнання дозволяє забезпечити
"центральне" деформування зразка бетону практично до його руйнування. Загальний
вигляд гвинтового преса і випробувань наведено на рис. 2.1.
Перші результати випробувань були опубліковані в роботі [49]. Максимальне
зусилля, створюване пресом, становить 700 кН. Попередні випробування, виконані
на цьому пресі, виявили його високу ефективність. Однак вони ж показали, що
постановці капітальних досліджень повинні передувати розроблення методики
їхнього проведення і підготовки зразків до випробувань, вибір оптимального
режиму навантаження, визначення критерію руйнування зразка.
Для забезпечення статистичної достовірності результатів визначення параметрів
діаграми стиску бетону випробувалося не менш як шість призм у серії. Зразки
готувалися до випробування у відповідності з ГОСТ 24452-80. Перед початком
випробувань визначалася об'ємна маса зразків; ті з них, об'ємна маса яких
відрізнялася від середньої більш як на 5%, відбраковувалися. У процесі
випробувань контролювалося зусилля, яке передавалось на зразок, його поздовжні
і поперечні деформації, швидкість проходження ультразвуку, інтенсивність
акустичної емісії.
Величина переданого на зразок зусилля контролювалася спеціальним вимірювачем -
"тензометричним стаканом", який встановлюється між зразком і нижньою траверсою
преса, помилка вимірювання не перевищувала 0,5% від максимального
навантаження.
Безпосередньо перед установкою зразка в прес він оснащувався при-ладами. Для
вимірювання поздовжніх і поперечних деформацій використову-валися індикатори
годинникового типу з ціною поділки 0,001 мм, встановлених з базою вимірювання
200 мм. Для одержання додаткової інформації про розподіл поздовжніх і
поперечних деформацій на бічних гранях деяких зразків наклеювалися
тензорезистори з базою 50 мм - посередині грані буквою "Т" і горизонтально –
поблизу торців.
З метою вивчення деструктивних процесів, що відбуваються в бетоні під
навантаженням, на частині призм однієї із серій проводилося вимірювання
швидкості поширення ультразвукових хвиль, інша частина зразків оснащувалася
щупом для реєстрації кількості імпульсів акустичної емісії. Час проходження
ультразвуку в бетоні вимірювався приладами УКБ-1м і УК-10п, для чого на двох
протилежних бічних гранях призм за допомогою струбцин закріплювалися
випромінювач і приймач. Щупи розташовувалися поблизу торців на протилежних
гранях по діагоналі для того, щоб у будь-якому випадку площина руйнування
зразка перетинала шлях проходження ультразвуку.
Число імпульсів акустичної емісії вимірювалося приладом САКЭМ-1, розробленим у
НДІБК Держбуду СРСР. Щуп приладу розташовувався приблизно посередині бічної
грані призми.
Потім призма оснащувалася спеціальним пристроєм, який дозволяв виконувати
центрування і підтримку центрального деформування в процесі навантаження аж до
руйнування.
Після встановлення зразка у прес виконувалося його центрування. Первинне
центрування виконувалося шляхом навантаження призми пробними навантаженнями,
величина яких становила не більш як 30% від очікуваної максимальної.
Центрування вважалось закінченим, коли показання всіх чотирьох приладів, що
вимірюють поздовжні деформації відрізнялися від середніх не більш як на 5%. У
разі п'яти невдалих спроб центрування зразок бракувався.
Навантаження виконувалося ступенями, причому в процесі випробувань задавалися
не збільшеннями напруження, а збільшеннями деформацій. На перших чотирьох
ступенях навантаження приріст деформацій становив 20Ч10-5...25Ч10-5 відн. од.,
що приблизно дорівнювнює 0,05...0,1 ebR, на наступних ступенях – 10Ч10-5 відн.
од. Чим меншим приймався приріст деформацій на підході до критичного стану
бетону (eb ® ebR) і в закритичній області його роботи, тим чіткішою виходила
діаграма стану.
На кожному ступені навантаження робилася витримка, тривалість якої визначалася
задачами експерименту. Усі вимірювання приладами виконувалися на початку і
наприкінці витримки.
У процесі випробувань напружено-деформований стан призми постійно
контролювався, причому особлива увага приділялася тому, щоб зразок увесь час
перебував під центральним стиском. Але, як правило, при досягненні
навантаженням високих рівнів (порядку 0,7...0,8 максимального) відбувалося
розцентрування зразка, тобто збільшувалася відстань між його фізичною віссю і
напрямком рівнодійної зовнішнього навантаження. Одержувана при цьому несу
- Київ+380960830922