CC BY
58
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie. ru/ Том 7, №3 (2015) http://naukovedenie.ru/index.php?p=vol7-3 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/78TVN315.pdf DOI: 10.15862/78TVN315 (http://dx.doi.org/10.15862/78TVN315)
УДК 691.32
Несветаев Григорий Васильевич
ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»
Россия, г. Ростов-на-Дону1 Заведующий кафедрой «Технологии строительного производства»
Доктор технических наук Профессор E-mail: [email protected]
Ву Ле Куен
ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»
Россия, г. Ростов-на-Дону Аспирант
E-mail: [email protected]
Деформационные свойства бетонов классов В40 - В60 из высокоподвижных смесей на материалах Вьетнама
1 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
Аннотация. Изучено влияние вида цемента, крупного и мелкого заполнителей, удовлетворяющих требованиям стандартов Вьетнама и России, на параметры диаграммы «напряжения - деформации» при кратковременном нагружении (Eo, еR, и коэффициент ползучести ф бетонов с пределом прочности от 43 до 74 МПа, полученных из высокоподвижных бетонных смесей с маркой по удобоукладываемости П4 с применением суперпластификатора Sika Viscocrete 3000 - 10. Уточнены соотношения между значениями Е0, е^ ф изученных бетонов и сформулированы предложения по учету выявленных особенностей при проектировании конструкций. Отмечено повышение начального модуля упругости до 27% при среднем по всем сериям на 11%, снижение величины относительной деформации, соответствующей пределу прочности, на 13%, повышение коэффициента упругости на 8%, что необходимо учитывать при проектировании конструкций. Выявлено повышенное в 1,8 раза значение коэффициента ползучести исследованных бетонов.
Ключевые слова: бетон; начальный модуль упругости; призменная прочность; коэффициент упругости; коэффициент ползучести; диаграмма деформирования.
Ссылка для цитирования этой статьи:
Несветаев Г.В., Ву Ле Куен Деформационные свойства бетонов классов В40 - В60 из высокоподвижных смесей на материалах Вьетнама // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №2 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/78TVN315.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/78^У№ 15
Расчет железобетонных конструкций с использованием полных диаграмм деформирования позволяет более полно использовать потенциальные возможности материала с учетом особенностей конструкции и работы материала в ее составе [1-5], что предопределяет необходимость исследований в области влияния особенностей компонентов бетона, особенно крупных заполнителей и суперпластификаторов, на его деформационные свойства [2,6,7]. В результате анализа влияния свойств цементов и заполнителей, производство которых размещено в зоне экономической целесообразности поставок в район Ханоя, выявлены некоторые особенности формирования прочности бетона классов В40 - В60 [8]. В настоящей работе представлены результаты исследований влияния материалов Вьетнама на деформационные свойства бетонов при кратковременном (начальный модуль упругости Eo, параметры диаграммы «напряжения-деформации»: коэффициент упругости Хя и относительная деформация, соответствующая пределу кратковременной прочности ея) и длительном (коэффициент ползучести ф) нагружении.
Представленная на рис. 1 «о-е» диаграмма свидетельствует о некотором влиянии свойств материалов, использованных для изготовления бетона, на параметры диаграммы, особенно в области неупругой работы. Различие в кривизне кривых свидетельствует о влиянии вида материалов (в первую очередь, крупного заполнителя, представленного гнейсами, кварцитами, гранитоидами) на неупругие деформации бетона.
90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00
у = 0,628x -68,181 R2 = 0,916
----А121
--А221
---B121
-B221
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
Относительная деформация, х10(5)
300,00
---еЯ
Рис. 1. Диаграмма «напряжения-деформации»
А121...В221 - составы по [8]; ея, е - соответственно расчетные по ф. ек = 0,058 • I—
л! Ео
[9] и фактические значения относительной деформации, соответствующей пределу призменной прочности.
В частности, из данных рис. 1 следует зависимость величины ея от призменной прочности бетона Ярг:
ек = (1,6-Я + 108)-10"5. (1)
В [9] проанализировано более 20 формул вида ея = ^Ярг). Зависимость ф.(1) по виду в наибольшей степени соответствует известным формулам Берга О.Я. (ек = (Я + 170)-10-5, 1971 г.) и Ми§игиша, Н. (1,3-Я + 130)40"5, 1993 г.), а по значениям в исследованном диапазоне прочности хорошо согласуется с формулой Ми§цгиша (рис. 2).
е
Рис. 2. Зависимость расчетной величины £я от предела прочности на сжатие
Однако, как показано в [9], при отличии модуля упругости бетона от «среднестатистического», лучшее соответствие расчетных и экспериментальных значений обеспечивается при использовании зависимостей вида ек = ДК^/Ео), что и выполнено в дальнейшем в настоящей работе, поскольку использованные в исследованиях крупные заполнители оказали влияние на величину модуля упругости бетона (рис. 5).
На рис. 3 представлена зависимость величины Ео от предела призменной прочности, а на рис. 4 - соотношение между начальным модулем упругости бетона Е0 и динамическим модулем упругости Еа.
Рис. 3. Зависимость величины Ео от призменной прочности бетона
57+0,05 •Кпг
111.. .222 - составы по [8]; СП - по СП 63.13330; Т = по формуле Е0 = 29 рг, ГПа
3,8 +R
рг
51000
35000
у = 0,5915х + 15623 R2 = 0,153
♦ Ео
-0,823Еа
Т-1-1-1-1-1-1-1
44000 45000 46000 47000 48000 49000 50000 51000 52000 Динамический модуль упругости, МПа
Рис. 4. Соотношение между начальным Ео и динамическим Ей модулями упругости
0,823Еа = Ео согласно [9].
Из представленных на рис. 3 данных очевидно, что величина Ео превышает значения, полученные расчетом по формуле [9] и значения, регламентированные СП. Максимальное превышение достигает 27%, среднее составляет 11%. Некоторое повышение модуля упругости бетона связано с высоким модулем упругости крупного заполнителя. Выявленное повышение модуля упругости бетона при расчете конструкций следует учитывать, умножая нормативные значения на коэффициент 1,1. Повышение величины Ео подтверждается и результатами определения ее через динамический модуль упругости Еа (рис. 4). По данным рис. 4 соотношение величин Ео/Еа также превышает среднестатистическое значение Ео = 0,823-Еа [9] в среднем в 1,11 раза, т.е. на те же 11%. Для рекомендованных в [8] материалов для бетона с индексом 222 эта величина составляет 1,10.
На рис. 5 представлена зависимость величины ея от соотношения Ярг/Ео [9]. Представленные данные свидетельствуют о некотором снижении величины ея относительно расчетных значений. Фактические значения ея составляют от 0,85 до 1,04 от расчетных при среднем значении 0,94, что необходимо учитывать при расчете конструкций. Для рекомендованных в [8] материалов для бетона с индексом 222 эта величина составляет 0,87.
Ярг/Ео
Рис. 5. Зависимость величины £я от соотношения Яр/Ео
IИ
121.221 - составы по [8]; Т - по формуле еЕ = 0,058 • I— [9], Ф - по формуле еЕ =
- Е,
0
0,055 • №
Л! Ео
Снижение величины ея фактически означает уменьшение доли неупругих деформаций, т.е. повышение упругих свойств бетона, что подтверждают представленные на рис. 6 данные о зависимости коэффициента упругости от соотношения Ярг/Ео [9]. Фактические значения коэффициента упругости составляют от 0,96 до 1,175 от расчетных при среднем значении 1,055, что целесообразно учитывать при расчете железобетонных конструкций. Для рекомендованных в [8] материалов для бетона с индексом 222 эта величина составляет 1,085.
о н и \о
н о
о -
а
в
^
н в
щ
в я
в ■&
Л
о
0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45
у = 9,721х°'4°7 R2 = 0,5069
□ 112
А 121
О 122
+ 211
• 212
Ж 221
X 222
— Т
0,4 0,0008
0,001
0,0012
0,0014 Ярг/Ео
0,0016
0,0018
Рис. 6. Зависимость величины Хк от соотношения Япг/Еоо
рр-
121...221 - составы по [8]; Т - по формуле ги = 17,2 • I— [9].
Л! £о
Представленные на рис. 7 данные свидетельствуют о повышенном значении коэффициента ползучести исследованных бетонов относительно нормируемых в СП и среднестатистических значений, что связано, вероятно, с влиянием использованного суперпластификатора на ползучесть цементного камня.
4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50
1,00
н в
и
в я
в ■&
Л
О «
у = 2,4488х°'°292 R2 = 0,0007
X
□
О
у = 1,9983х"°'°65 R2 = 0,0459
О 111
□ 112
д 121
X 122
♦ 211
■ 212
▲ 221
• 222
•СП 63.13330 -75% ■СП 63.13330-4о%
40 45 50 55 60 65
Предел призменной прочности, МПа
70
Рис. 6. Зависимость коэффициента ползучести бетонов от призменной прочности
121.221 - составы по [8]; СП 63.13330 - 75% (4о%) - нормируемые значения при различной влажности.
Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №3 (май - июнь 2015)
http://naukovedenie.ru [email protected]
Очевидно, что фактические значения коэффициента ползучести исследованных бетонов превышают значения, определенные по формуле ^ = ^о00 [10], которые в среднем
Ео'
составляют ф = 1,55, примерно в 1,8 раза. Следует отметить, что согласно [7,10] возможно повышение ползучести бетона в несколько раз при применении некоторых суперпластификаторов. Установленный факт повышения ползучести исследованных бетонов в 1,8 раза следует учитывать при расчетах железобетонных конструкций. Для рекомендованных в [8] материалов для бетона с индексом 222 эта величина составляет 1,4.
Выводы:
В диапазоне призменной прочности от 43 до 70 МПа начальный модуль упругости бетонов превышает на 7 - 15% значения, регламентированные СП 63.13330, что предлагается учитывать поправочным коэффициентом 1,11 к нормативным значениям модуля упругости.
Значения относительной деформации, соответствующей пределу кратковременной прочности, ниже среднестатистических (что свидетельствует о повышении коэффициента упругости) и могут быть определены по формуле
ек = 0,055 • Ь
* Л/ ^о
Выявлено повышенное до 1,8 раза вследствие применения суперпластификаторов значение коэффициента ползучести бетона, что следует учитывать при расчете конструкций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аксенов В.Н., Маилян Д.Р., Аксенов Н.Б. Железобетонные колонны из высокопрочного бетона [Текст]: монография. Ростов н/Д, РГСУ, 2012, 167 с.
2. Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. О несущей способности колонн из высокопрочных самоуплотняющихся бетонов / Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы 5-й межд. конф. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2010.
3. Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. Зависимость относительной несущей способности колонн от относительного эксцентриситета Инженерный вестник Дона. [Электронный ресурс]- 2012. №4 ч.2 Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1334#top.
4. Мкртчян А.М., Маилян Д.Р. Расчет железобетонных колонн из высокопрочного бетона по недеформированной схеме // Научное обозрение. - 2013. - №11. - С. 72-76.
5. Резван И.В., Несветаев Г.В., Маилян Д.Р., Резван А.В. Несущая способность трубобетонных колонн с учетом дилатационного эффекта [Текст]: монография, Ростов н/Д, РГСУ, 2012, 187 с.
6. Давидюк А.Н., Маилян ДР., Несветаев Г.В. Самоуплотняющиеся высокопрочные и легкие бетоны на пористых заполнителях для эффективных конструкций // Технологии бетонов. - 2011. - №1-2. - С. 57.
7. Давидюк А.Н., Несветаев Г.В. Самоуплотняющиеся бетоны: модуль упругости и мера ползучести // Строительные материалы. - 2009. - №6. - С. 68-71.
8. Несветаев Г.В., Ву Ле Куен Анализ материалов для производства бетонов классов В40 и выше во Вьетнаме // Науковедение. [Электронный ресурс] -Режим доступа: 43TVN315.
9. Несветаев Г.В. Бетоны [Текст]: учебное пособие для вузов. - изд. 2-е, доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2013. - 381 с.: ил.
10. Несветаев Г.В., Кардумян Г.С. О ползучести цементного камня и бетона с модифицирующими добавками // Бетон и железобетон. - 2014. - №4. - С. 6-8.
Рецензент: Маилян Дмитрий Рафаэлович, заведующий кафедрой «Железобетонных и каменных конструкций», доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».
Nesvetaev Grigory Vasilievich
Rostov State University of Civil Engineering Russia, Rostov-on-Don E-mail: [email protected]
Vu Le Quyen
Rostov State University of Civil Engineering Russia, Rostov-on-Don E-mail: [email protected]
The deformation properties of concrete classes B40 - B60 from high workability mix blended with Vietnam materials
Abstract. The influence of the type of cement, coarse and fine aggregates that meet the standards of Vietnam and Russia, on the parameters of the "stress - strain" diagram during short-time loading (Eo, eR, XR) and creep factor 9 of concrete with a compressive strength of 43 to 74 MPa, made from the high-workability concrete mixes class of the workability P4 with superplasticizer Sika Viscocrete 3000 - 10 clarified the relationship between the values of E0, eR, XR, 9 and properties of concrete proposals on account of the revealed features in the design of structures. An increased E-modulus up to 27% at an average and for all series of 11% reduction of the strain value corresponding to the compressive strength, 13% increase in the coefficient of elasticity of 8%, which must be considered when designing structures. It is found an increase of 1.8 times the value of the creep coefficient of concrete studied.
Keywords: concrete; e-modulus; prism strength; coefficient of elasticity; creep coefficient; diagram of deformation.
REFERENCES
1. Aksenov, V.N., Mailyan, D.R., Aksenov, N.B. Reinforced concrete columns of high-strength concrete [Text]: a monograph. Rostov / D RSBU, 2012, 167 p.
2. Mailyan, D.R., Nesvetaev, G.V. About the bearing capacity of columns from high self-compacting concrete / Concrete and reinforced in the third millennium: Proceedings of the 5th Int. Conf. Rostov-on-Don: RSBU 2010.
3. Mailyan, D.R., Nesvetaev, G.V. Relative carrying capacity of the columns on the relative eccentricity// Engineering Herald Don. [Electronic resource] - 2012. №4 Part 2 Access: http ://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1334#top.
4. Mkrtchyan, A.M., Mailyan, D.R. Calculation of high-strength concrete columns for the unstrained scheme // Scientific Review. - 2013. - №11. - S. 72-76.
5. Rezvan, I.V., Nesvetaev, G.V., Mailyan D.R., Rezvan, A.V. Carrying capacity of pipeconcrete columns with the dilatation effect [Text]: a monograph, Rostov / D RSBU, 2012, 187 p.
6. Davidyuk, A.N., Mailyan, D.R., Nesvetaev, G.V. Self-sealing high-strength and lightweight concrete with porous aggregates for efficient designs // Technology of concrete. - 2011. - №1-2. - S. 57.
7. Davidyuk, A.N., Nesvetaev, G.V. Self compacting concrete: E-modulus and creep coefficient // Building materials. - 2009. - №6. - S. 68-71.
8. Nesvetaev, G.V., Wu Le Quyen Analysis of materials for the production of concrete class C40 and higher in Vietnam // Naukovedenie. [Electronic resource] - Access.
9. Nesvetaev, G.V. Concrete [Text]: a manual for schools. - Ed. 2nd, ext. and rev. -Rostov / D: Phoenix, 2013. - 381 p.: ill.
10. Nesvetaev, G.V., Kardumyan, G.S. About the creep of the cement stone and concrete with modifier admixture // Concrete and reinforced concrete. - 2014. - №4. - P. 6-8.
