Деформативные свойства легких бетонов на заполнителях Дальнего Востока
До настоящего времени, определение деформативных характеристик бетонов не регламентировано стандартом. Обычно эти свойства определяют по методике ступенчатого загружения. Для унифицирования способа определения деформаций бетонов в НИИЖБ разработана Инструкция, предлагающая ступенчато-циклический метод загружения нагрузкой образца. В развитие этой Инструкции предложена Методика, в которой даются допускаемые пределы вариаций методов измерений. В СНиП П-21-75 модуль упругости рекомендуется в зависимости от прочности и объемной массы бетонов без учета вида пористых заполнителей и условий твердения.
Для прогнозирования модуля упругости легких бетонов существуют эмпирические зависимости этой характеристики от прочности R и плотности р : Е= =ApniR, где А, п — эмпирические коэффициенты. Проверка возможности распространения зависимостей на все виды легких бетонов, проведенная НИИЖБ совместно с Дальневосточным Промстройниипроектом, позволила установить тесную корреляционную связь модуля упругости с прочностью и плотностью для керамзитобетона и аглопоритобетона. Для бетонов на природных пористых заполнителях модуль упругости меньше зависит от плотности бетона. Выявлено влияние условий твердения на деформативные характеристики бетонов.
Составляющие бетонов имели следующие характеристики: портландцемент Спасского завода — нормальная густота цементного теста 25,8|%, прочность при сжатии — 39,7 МПа, при изгибе — 6,3 МПа; керамзит Угловского завода глиняный: фракции 5—10 мм — объемная масса 660 кг/м, прочность 8,7 МПа, пустотность 38%, водопоглощение 22%; фракции 0—5 мм — объемная масса 750 кг/м3, Мр = 4,3; керамзит Угловского завода аргиллитовый: фракции 5— 20 мм — объемная масса 570 кг/м3, прочность 4,9 МПа, пустотность 40%, водопоглощение 23%; фракции 0— 5 мм — объемная масса 960 кг/м3, Ак,=3,9; Вулканический шлак Козельского месторождения: фракции 5—20 мм — объемная масса 890 кг/м3, прочность 3,7 МПа, пустотность 46%, водопоглощение 15%; фракции 0—5 мм — объемная масса 1100 кг/м3, М„р=4,2; вулканический шлак горы Шлаковой: фракции 5—20 мм — объемная масса 690 кг/м3, прочность 1,5 МПа, пустотность 45%, водопоглощение 18%; фракции 0—5 мм—объемная масса 950 кг/м3, Мкр = 3,4. Составы бетонов марок М 50 ... 400 на материалах Дальнего Востока приведены в табл. 1.
Бетоны подвергали тепловой обработке (пропариванию и обогреву в потоке горячего воздуха) по режиму: подъем температуры до 80°С — 4 ч, прогрев при 80°С — 4 ч, остывание—15°С в 1 ч. Предварительная выдержка бетона до прогрева 2 ч.
Деформативные характеристики исследованных бетонов приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, при кратковременном ступенчатом загружении с постоянной скоростью (методика I) модуль упругости керамзитобетона (состав № 5) уменьшается с возрастанием сжимающих напряжений, а для бетонов на вулканическом шлаке (состав № 6) с ростом напряжений модуль упругости возрастает. Ступенчато-циклическое кратковременное обжатие бетона (методика II) независимо от вида заполнителя уменьшает модуль упругости при увеличении сжимающей нагрузки. Значение начального модуля упругости, определенное по методике I при сжимающих напряжениях, составляющих 0,2пр, на 10% превышает величину, полученную при испытании по методике II при напряжениях, равных 0,3пр Методика испытания почти не влияет на коэффициенты пластичности и предельной сжимаемости бетонов.
Изменение размеров ребра образцов от 10 до 15 см существенно влияет на призменную прочность бетонов независимо от вида пористого заполнителя. В среднем переводной коэффициент составляет 0,85. Модуль упругости коэффициент пластичности, предельная сжимаемость исследованных бетонов практически не зависят от размеров образцов.
Деформативные характеристики бетонов на заполнителях Дальнего Востока зависят от объема цементного теста, что подтверждает теорию О. Я. Берга )5). С увеличением расхода цементного. теста с, 359 до 430 л/м3 постоянно и неизменно увеличиваются начальный модуль упругости и предельная дашаемоеть. Наиболее интенсивно эти возрастают при изменении объема цементного теста от 350 до 410 л/м3.
Вид пористого заполнителя значительно влияет на предельную деформативность, причем для бетона на вулканическом шлаке эта величина больше, чем для равнопрочного керамзитобетона. Начальный модуль упругости равнопрочного бетона и коэффициент пластичности почти не зависят от вида заполнителя. . .
Условия твердения (нормально-влажНостное, термообработка) изменяют прочностные и деформативные свойства бетонов на местных пористых заполнителях. Тепловая обработка бетона (пропаривание, сухой прогрев) на 5—15% снижает призменную прочность, и на 10% начальный модуль упругости, не влияя на коэффициент пластичности и предельную сжимаемость. Наибольшее снижение призменной прочности и модуля упругости происходит при тепловой обработке в потоке горячего воздуха.
Выводы
Для определения деформативных свойств бетонов на пористых заполнителях предлагается использовать единый метод кратковременного ступенчатого загруження с постоянной скоростью как наиболее технологичный и соответствующий основам теории прочности бетона.
Для снижения трудоемкости эксперт ментальных работ и обеспечения требуемых надежности и точности результатов рекомендуется определять да- формативные характеристики испытанием образцов размерами 15X15X60 см для бетонов на пористых заполнителях марок М 50—150 и размерами 10ХЮХ Х40 см для бетонов марок М 200—400,
При нормировании начального модуля упругости легких бетонов следует учитывать его снижение на 10% после тепловой обработки по сравнению с нормально-влажностным твердением.