Коррозионное разрушение бетона при циклических воздействиях среды
Действие неблагоприятной среды прежде всего проявляется в том, что разность свободных деформаций компонентов бетона становится существенно отличной от нуля. В условиях сухого и жаркого климата несоответствие деформаций вызывает в дневное и ночное время усадку (набухание) матрицы и температурное расширение (сокращение) включений; при морозном воздействии — расширение в полуцикле охлаждения матрицы и термическое сокращение включений.
На макроструктурном уровне явления развиваются по общей схеме (см. рис.1), и основном независимо от характерных для микроструктурного уровня специфических причин. Различие свободных деформациях компонентов вызывает в бетонном конгломерате появление собственных напряжений, которые можно определить только расчетным использованием моделей. Известные упругие модели бетона — плоские и трехмерные, одиночные и многосвязные — дают практически тождественные качественные п близкие количественные результаты, что подтверждает возможность применения для расчета простых аналитических моделей [1, 2].
При больших собственных напряжениях в бетоне появляются трещины, снижающие его прочность и упругость. Напряжения воздействую на последовательность явлении (см. рис. 1), но в первом приближении можно считать, что они только суммируются с о [2]. Этапы коррозионного процесса в направлении, указанном стрелками (см. рис. 1), связаны причинно-следственной зависимостью, поэтому для прогноза стойкости бетона могут быть использованы как характеристики микроструктуры, так и показатели макроструктурного уровня.
Силы, действующие на микроструктурном уровне (кристаллизационное млн гидравлическое давление в порах и др.), разрушают бетон только в том случае, если они вызывают достаточно высокие деформации, напряжения и затем — трещины. При переходе от начальных этапов процесса к конечным все более полным становится охват факторов, приводящих к разрушению. Это существенно ограничивает точность прогноза стойкости с помощью показателен только микроструктуры.
При последовательном переходе от одного элемента схемы к другому п рассмотрение включаются новые явления, интенсивность разрушения [2]. Так, в условиях температурного воздействия при переходе от микро- к макроуровню возникает необходимость явного учета удельных температурных деформаций компонентов и температурных характеристик цикла; при переходе от деформаций к напряжениям дополнительно включаются упругие константы компонентов и состав бетона; при переходе от напряжений к трещинам — прочность структуры и статистическое распределение собственных напряжении и локальной прочности, неоднородной структуре бетона.
Наименее исследованным является конечный этап образование трещин и накопление повреждений. Одна из возможностей его описания основана на представлении о достижении в некоторых локальных областях бетона значения. Статистический характер этого явления в бетоне потребовал использования методов вероятностей 3.
Введем функцию 2 неразрушимости бетонного конгломерата:
Анализ трещинообразования основные типы кинетических кривы при циклических испытаниях едином позиции и предложить них аналитические выражения. Причина стабилизации прочности бетона [3], наблюдаемая в условиях сухою и жаркого климата и при циклическом нагреве (эксперименты ПМПЖВ, Харьковского Промстройннипроекта и др.), что дает возможность прогнозировать уровень стабильной прочности. В качестве иллюстрации получаемых результатов таблица, в которой сопоставлены данные и расчет влияния на стойкость бетона размера крупною заполнителя.
Выводы
Предложена общая схема коррозионного разрушения бетона при различных циклических воздействиях среды.
Показано, что вероятностный анализ трещинообразования позволяет осуществить прогноз изменения свойств бетона при физической коррозии расчетным путем.