CC BY
0
Экспериментальное исследование влияния модуля упругости бетона на изменение его прочности при кратковременном нагружении на
материалах района Ханоя
Л. К. Ву1, Д.Р. Маилян2
1 Ханойский архитектурный университет 2Донской государственный технический университет
Аннотация: В рамках работы над кандидатской диссертацией, посвящённой созданию новых систем и расчётных аппаратов по проектированию железобетонных резервуаров для хранения сжиженного природного газа, была сделана работа по определению свойств бетонных смесей, используемых при строительстве резервуаров во Вьетнаме, а именно в районе Ханоя. Особенностью используемых для изготовления бетона материалов является применение местных пород, которые имеют отличительные свойства, что сказывается на прочности и деформационных свойствах бетона.
В статье приведены результаты экспериментальных исследований свойств бетонов, изготовленных на материалах Вьетнама. Была установлена зависимость между модулем упругости бетона и его призменной прочностью на сжатие. В рамках исследования были составлены и изучены 16 формул бетонных смесей на разных материалах Вьетнама.
В результате проведённых исследований была выявлена зависимость модуля упругости и призванной прочности бетона, что в дальнейшем будет использовано при создании расчётных аппаратов по проектированию железобетонных конструкций. Ключевые слова: бетон, железобетон, материалы, конструкции, модуль упругости бетона, призменная прочность, деформации.
Железобетон является основным материалом, который воспринимает нагрузку от внешних воздействий. Качество изготовления бетонной смеси влияет на надёжность здания и его долговечность. Основный показатели бетона - его прочность на сжатие и его деформационные свойства [1,2]. Влияние вида крупного заполнителя и наличие суперпластификаторов на деформационные свойства бетона - важные факторы при оценке прочностных свойств бетона [3,4]. Основной характеристикой бетона является призменная прочность на сжатие, однако деформационные свойства бетона влияют на его долговечность и надежность несущих железобетонных конструкций. Отсутствие исследований нередко приводят к необходимости усиления новых или уже эксплуатируемых объектов [5-7].
В процессе проектирования железобетонных конструкций, при
изготовлении которых использовались новые материалы, необходимо провести экспериментальные исследования по определению модуля упругости бетона и его прочностных свойств. Основной задачей данной работы является установление взаимосвязи между модулем упругости бетона и его прочностью на сжатие [8-10], что определяет необходимость исследований в области влияния особенностей компонентов бетона, и изготовленных на материалах Ханоя, на деформационные свойства железобетона [11,12].
Для определения эффекта ползучести были изготовлены серии образцов, согласно ГОСТ 24544-2020, имеющих отличные составляющие. Все используемые материалы - вьетнамские.
Ниже представлены в Табл. 1-4 основные характеристики материалов, используемых для изготовления бетонных смесей, а также их состав.
Таблица 1 Показатели качества цемента
Значение показателя
№ Показатель Портландцемент РС50 Тханг Лонг (№1) Портландцемент РС50 Бут Шон (№2) Стандарты
1 2 3 4 5
1. ТП ТС\ТЯ 4030:2003
- остаток на сите 0,09 мм, по массе, %; 0,73 Сит 0,09 мм, не в соответствии с
-удельная поверхность, см2/г. 3430 3520 ГОСТ 310.2-81 сит 0,08 мм
2. НГ цементного теста, % 26,8 ТС\ТЯ 6017:1995 ГОСТ 310.3-81
3. Сроки схватывания, мин: -НС -КС 135 190 130 200 ТС\ТЯ 6017:1995 в соответствии с ГОСТ 310.3-81
4. Истинная плотность цемента, г/см3. 3,10 3,08 ТС\ТЯ 4030:2003 в соответствии с ГОСТ 310.2-81
5. Предел прочности в возрасте 28сут, МПа: на сжатие на изгиб 52,5 10,3 51,1 10 ТС\ТЯ 6016:2001 в соответствии с
ГОСТ 310.4-81
Таблица 2
Показатели качества песка
№ Показатели
Наименован не показателя Желтый песок Желтый песок Стандарты
Л О (№1) Хонг (Ш)
1 2 ¿и 3 4 5
1. Модуль крупности песка 2,5 2,9
2г Насыпная плотность в сухом состоянии, кг.'мЗ 1430 1417
3. Содержание пылевидных и 0,4 0,5
глинистых частиц. %
4. Содержание органических примесей Нет Нет ТС™ 7570:2006; ТСУМ 7572 :2006
5. Гранулометрический состав (остатки на ситах частные, полные, %): в соответствии с ГОСТ 8735-8&; ГОСТ 8736-93
сито: 2,5 11,2/11,2 11,0/11,0
1,25 14,8/26 32,0/43,0
0,63 18,6/44,6 16,7/59,7
0,31 ^ 23.1/73,7 [ 9,0/78,7
0,16 22,2/95,9 16,7/95,4
ДНО 4,1/100 4,6100
Таблица 3
Показатели качества щебня
Показатели
№ Наименование показателя Щебень Фу Ман (№1) Щебень Хоа Бинь (№2) Стандарты
1 2 3 4 5
1. Насыпная плотность в сухом 1420 1480
состоянии, кг/м3 ТС™ 7570: 2006; ТСТО
2. Плотность в куске, г/см3 2,73 2,72 7572 :2006 в
3. Пустотностъ, % 47,4 45 соответствии с ГОСТ
4. Фракция 5-20 5-40 8267-93; ГОСТ 8269 -97
5. Марка по прочности 1100 1200
Зависимость между значениями Е0 и Rb представлены на рис.1. Экспериментальные значения начального модуля упругости Е0 в основном превышают теоретические, полученные как по формуле [9], так и согласно СП 63.13330.
Таблица 4
Составы бетонных смесей
Состав Цемент Песок Щебень Серия
1 2 3 4 5
№1 №1 №1 А111
№1 №1 №2 А112
№1 №2 №1 А121
Состав А №1 №2 №2 А122
№2 №1 №1 А211
№2 №1 №2 А212
№2 №2 №1 А221
№2 №2 №2 А222
№1 №1 №1 В111
№1 №1 №2 В112
№1 №2 №1 В121
Состав В №1 №2 №2 В122
№2 №1 №1 В211
№2 №1 №2 В212
№2 №2 №1 В221
№2 №2 №2 В222
На рис. 1 экспериментальные значения зависимостей начального модуля упругости Е0 для опытных бетонных смесей 111-222 (Табл. 4); от предельной призменной прочности бетона на сжатие Rb, превышают теоретические значения, найденные по СП 63.13330 и по формуле (1), которая приведена в [9].
Одним из вариантов причины увеличения модуля упругости Е0 экспериментальных бетонных смесей по сравнению с теоретическими значениями являются использование крупного заполнителя с более высоким модулем упругости, чем в материалах, рассчитанных по формуле (1).
Согласно анализа, отношения кривых начального модуля упругости к призменной прочности бетона, представленных на рис.1, можно сделать следующие выводы: максимальные превышение значений Е0 , по сравнению с нормативными значениями достигает 27%, в свою очередь среднее
Рис. 1. Зависимость величины Е0 от призменной прочности бетона Rb
Согласно анализу отношения кривых начального модуля упругости к призменной прочности бетона, представленных на рис.1, можно сделать следующие выводы: максимальные превышение значений Е0, по сравнению с нормативными значениями, достигает 27%, в свою очередь, среднее значение не превышает 11%.
Ориентируюсь на среднее значение предлагается ввести коэффициент, корректирующий модуль упругости бетона Е0, равный 1,1.
Составы на цементе 2 по сравнению с составами на цементе 1 показали значения модуля упругости Е0 в среднем на 2% ниже. Аналогичная ситуация наблюдается при применении резных составов песка и щебня, где Е0 разнится 4,5 и 2% соответственно.
В результате полученных данных можно утверждать, что модуль упругости бетона не зависит от характеристик и вида составляющих.
Увеличение начального модуля упругости бетона влияет на снижение деформаций железобетонных конструкций при длительном воздействии нагрузок, следовательно, уменьшает ползучесть бетона [10]. Данные обстоятельства необходимо учитывать при проектировании несущих
элементов новых и эксплуатируемых зданий и сооружений, особенно, в условиях изменяющихся температур.
В результате проведенных исследований была выявлена закономерность влияния начального модуля упругости бетона на призменную прочность бетона в зависимости от вида и свойств материалов. Для высокопрочных бетонов значения Е0 превышают на 7 - 15% регламентированных в СП 63.13330, что приводит к выводу коррекции значений Е0 путем введения поправочного коэффициента, равного 1,11.
Литература
1. Бабков В.В., Мохов В.Н, Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структурообразование и разрушение цементных бетонов // Уфа, ГУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002, 376с.
2. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона //Стройиздат 1981. 464 с.
3. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Уникальные бетоны и технологии в практике современного строительства России // Проблемы современного бетона и железобетона. НП ООО «Стринко», 2007. т. 2. С. 105-120
4. Тамразян А.Г. Бетон и железобетон: проблемы и перспективы // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 7. С. 51-54.
5. Маяцкая И.А., Польской П.П., Георгиев С.В., Федченко А.Е. Применение углепластиковых ламелей при усилении строительных конструкций // Строительство и техногенная безопасность. 2018. № 12 (64). С. 33-38.
6. Polskoy P., Georgiev S., Muradyan V., Shilov A. The deformability of short pillars in various loading options and external composite reinforcement // MATEC Web of Conferences, 2018. P. 02026.
7. Польской П.П., Маилян Д.Р., Георгиев С.В. Прочность и деформативность гибких усиленных стоек при больших эксцентриситетах // Научное обозрение, 2014, № 12-2. С. 496-499.
8. Jeon S.J., Chung C.H., Kim Y.U., Kim H.S., Choi N.S.. Basicdesignforlargeabove-groundtank // GASEX 2002 Conference and Exhibition Brunei, 2002. pp. 5,6.
9. Александровский С.В., Васильев П.И. Экспериментальные исследования ползучести бетона // Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций. Состояние проблемы и перспективы развития. Под ред. С.В. Александровского. 1978. С. 97-152.
10. Демьянова В. С., Калашников В.И., Ильина И.Е. Сравнительная оценка влияния отечественных и зарубежных суперпастификаторов на свойства цементных композиций // Строительные материалы №9, 2002, С.4-6.
11. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны // Теория и практика. 2-е изд., перераб. и доп., 1998. 768 с.
12. Батудаева А.В., Кардумян Г.С., Каприелов С.С. Высокопрочные модифицированные бетоны из самовыравнивающихся смесей//Бетон и железобетон. 2005. №4. С. 54.
References
1. Babkov V.V., Mohov V.N, Kapitonov S.M., Komohov P.G. Strukturoobrazovanie i razrushenie cementnyh betonov [Structure formation and destruction of cement concrete] Ufa, GUP «Ufimskij poligrafkombinat», 2002, 376 p.
2. Ahverdov, I.N. Osnovy fiziki betona [Fundamentals of concrete physics] Strojizdat 1981. 464 p.
3. S.J.Jeon, C.H.Chung, Y.U.Kim, H.S.Kim, N.S.Choi. GASEX 2002 ConferenceandExhibitionBrunei, 2002. pp. 5,6.
4. Tamrazjan A.G. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2014. № 7. pp. 51-54.
5. Majackaja I.A., Pol'skoj P.P., Georgiev S.V., Fedchenko A.E. Stroitel'stvo i tehnogennaja bezopasnost'. 2018. № 12 (64). pp. 33-38.
M Инженерный вестник Дона, №4 (2024) ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4y2024/9132
6. Polskoy P., Georgiev S., Muradyan V., Shilov A. MATEC Web of Conferences. 2018. P. 02026.
7. Pol'skoj P.P., Mailjan D.R., Georgiev S.V. Nauchnoe obozrenie, 2014, № 12-2. pp. 496-499.
8. Jeon S.J., Chung C.H., Kim Y.U., Kim H.S., Choi N.S.. GASEX 2002 Conference and Exhibition Brunei, 2002. pp. 5,6.
9. Aleksandrovskij S.V., Vasil'ev P.I. Sostojanie problemy i perspektivy razvitija. Pod red. S.V. Aleksandrovskogo. 1978. pp. 97-152.
10. Dem'janova V.S, Kalashnikov V.I., Il'ina I.E. Stroitel'nye materialy №9, 2002, pp. 4-6.
11. Batrakov V.G. Modificirovannye betony [Modified concrete]. Teorija i praktika. 2-e izd., pererab. i dop., 1998. 768 p.
12. Batudaeva A.V., Kardumjan G.S., Kaprielov S.S.Beton i zhelezobeton. 2005. №4. pp. 54.
Дата поступления: 20.02.2024 Дата публикации: 5.04.2024
