Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Мая 2013 в 10:03, статья
В статье приводятся экспериментальные данные по исследованию повышения уровня образования трещин у железобетонных изгибаемых элементов покрытых полимерцементной защитой от коррозии против воздействия агрессивных сред.
УДК 624.012.45+624.072.2
Воронежский
государственный архитектурно- Канд. техн. наук кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов С.А. Пинаев; Магистрант кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов Франсиско Савити Матиас да Фонсека Россия, г. Воронеж, тел. (4732)71-53-84 e-mail: fskdon@mail.ru |
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering Ph. D. of Building construction and foundation department S.A. Pinaev; Graduate of Building construction and foundation department Francisco Saviti Matias Da Fanseca. Russia, Voronezh, tel. (4732)71-53-84 e-mail: fskdon@mail.ru |
С.А. Пинаев, Франсиско Савити Матиас да Фонсека
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНОЙ ЗАЩИТЫ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В статье приводятся экспериментальные данные по исследованию повышения уровня образования трещин у железобетонных изгибаемых элементов покрытых полимерцементной защитой от коррозии против воздействия агрессивных сред.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, полимерцементная защита, изгибаемые элементы, слоистые конструкции.
S.A. Pinaev, Saviti Matias Da Fanseca
THE INFLUENCE OF POLYMERCEMENT PROTECTION ON CRACKS WITH REGARDS TO REINFORCED CONCRETE BENDING ELEMENTS
Presented in this article is the experimental data on the increase in cracking of reinforced concrete elements coated with polimercement protection against aggressive environments.
Keywords: reinforced concrete construction, the polimercement protection, bending elements, sandwich structures.
Актуальность выбранной темы исследований обусловлена двумя факторами. Во-первых, из анализа литературных источников [1] видно, что тонкие полимерные покрытия, нанесенные на железобетонные элементы, улучшают их эксплуатационные качества – повышают трещиностойкость и снижают деформативность. Во-вторых, железобетонные конструкции часто нуждаются в защите от внешних воздействий агрессивных сред.
Задачей исследований являлось создание железобетонной конструкции, совмещающей в себе защиту железобетона от коррозии и одновременно улучшение его эксплуатационных качеств. В связи с этим нами была предложена новая строительная конструкция, которую можно отнести к классу слоистых строительных конструкций.
Для исследования эксплуатационных свойств предложенных конструкций была изготовлена серия железобетонных образцов балок из бетона класса В10 с различным процентом армирования из одиночной арматуры класса А400 (0,39 %, 0,70 %, 1,09 %, 1,57 % соответственно Æ 6, Æ 8, Æ 10, Æ 12). Одновременно изготавливали два одинаковых железобетонных элемента с размерами 60×120×1400 мм, совместно с контрольными образцами – кубами размером 100×100×100 мм. В последующем на один из элементов наносили полимерцементную защиту от коррозии толщиной 3…3,5 мм с трех сторон снизу по периметру.
Полимерцементная защита представляла собой связующее на основе жидкого каучука марки ПБН [2], высоко наполненное микронаполнителем в виде цемента, при этом степень наполнения достигала 80 %. Выбор вида наполнителя связан с его доступностью, невысокой стоимостью, а также тем, что при отверждении полимерцементной защиты цемент активно реагирует с цементным бетоном, при этом повышается сцепление отдельных слоев.
Изготовленные элементы испытывали на изгиб загружением в третях пролета постепенно возрастающими сосредоточенными силами вплоть до разрушения. Перед нагружением на элемент наклеивали 4 тензорезистора марки КФ5П1-20-120-А(12) с базой 20 мм. Один тензорезистор устанавливали на арматуру, расположенную в растянутой зоне элемента, второй – на элемент в растянутой зоне, третий и четвертый – в сжатой зоне элементов (сбоку с двух сторон).
Измерение деформаций производили при помощи "Тензометрического интерфейса" Японской фирмы KYOWA, позволяющего по полумостовой схеме снимать показания тензорезисторов с частотой 10 Гц. Применение данного оборудования позволяет на современном уровне и с высокой точность выполнять измерение деформаций с помощью тензорезисторов. В процессе измерений в окне программы в реальном режиме времени наблюдали процесс роста деформаций, при этом явно виден момент образования каждой трещины в изгибаемом элементе, обусловленный резким скачком в приросте деформаций.
В результате проведенных исследований получили экспериментальные данные о несущей способности элементов, относительного уровня образования трещин, роста прогибов с увеличением нагрузки, а также были построены диаграммы "момент-кривизна" для всех элементов. Необходимо отметить, что при испытаниях отслоение слоя полимерцементной защиты не наблюдали вплоть до момента разрушения элемента. На рис.1 представлены зависимости относительного уровня образования трещин от процента армирования для железобетонных элементов, железобетонных элементов покрытых полимерцементной защитой, расчетные значения для железобетонных элементов [3], а также расчетные значения для элементов, покрытых полимерцементной защитой. Из рассмотрения экспериментальных зависимостей (сплошные линии рис.1) видно, что применение полимерцементной защиты не только повышает относительный уровень образования трещин, но и качественно изменяет характер поведения элементов под нагрузкой. То есть у обычных железобетонных элементов относительный уровень образования трещин уменьшается с увеличением процента армирования, а у элементов покрытых полимерцементной защитой – повышается.
Данное явление можно объяснить рядом факторов:
– включением в совместную работу полимерного покрытия в сжатой зоне изгибаемого элемента;
– уменьшением пиковых напряжений в слабых местах бетона при помощи полимерного слоя;
– физико-химическим взаимодействием на контакте бетона с полимерцементным покрытием;
– выравниванием деформаций бетона и включением в работу полимербетонного слоя на перегруженных участках;
– повышением прочности бетона при растяжении и предельной растяжимости бетона.
Все перечисленные факторы объясняют сущность эффекта повышения трещиностойкости и использованы при рассмотрении опытных данных и расчетных положений.
Включение в совместную работу полимерного покрытия в сжатой зоне изгибаемого элемента учитывали при определении расчетной несущей способности балок, относительно которой рассматривали экспериментальный и расчетный уровень образования трещин для элементов с полимерцементной защитой. Для обычных железобетонных элементов все расчеты были выполнены в соответствии с требованиями [3].
Рис. 1. Зависимость относительного уровня образования трещин
от процента армирования
Повышение прочности бетона при растяжении и предельной растяжимости бетона необходимо учитывать при определении расчетного момента образования трещин для элементов с полимерцементной защитой. При этом необходимо отметить, что в результате проведения экспериментальных исследований отмечали повешение предельных деформаций растяжения бетона при увеличении процента армирования.
Момент трещинообразования слоистой конструкции может быть определен [1]:
где Мтб - момент, воспринимаемый балкой без покрытия;
Мтп – момент, воспринимаемый слоем покрытия;
К – эффективный коэффициент упрочнения бетона;
Мтп – величина постоянная и зависит от толщины полимербетонного слоя и его модуля упругости Еп . При dп/h до 0,1 можно принять Мтп=0. При этих условиях выражение (1) для конструкций с тонкими покрытиями принимает вид:
Эффективный коэффициент упрочнения бетона можно представить в виде следующей суммы:
где К1 учитывает увеличение трещиностойкости за счет повышения прочности и предельной растяжимости бетона в растянутой зоне изгибаемого элемента.
Значение величины коэффициента К1 можно определить из соотношения предельной растяжимости покрытия к предельной растяжимости бетона:
На рис. 2 представлена зависимость коэффициента К от процента армирования.
Рис. 2. Зависимость коэффициента К от процента армирования
Из рассмотрения полученных экспериментальных данных и расчетных зависимостей видно, что применение полимерцементной защиты не только позволяет обеспечить защиту железобетонных конструкций от воздействия агрессивных сред, но и повышает их эксплуатационные качества, то есть повышается относительный уровень образования трещин. Это может служить предпосылкой для применения высокопрочной арматуры в таких конструкциях, что приведет к экономическому эффекту, повышающему их конкурентоспособность.
Библиографический список
References