Научная статья на тему 'ЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВЛАЖНОСТНО-КАРБОНИЗАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПАНЕЛЯХ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА С УЧЕТОМ ЕГО РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ'

ЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВЛАЖНОСТНО-КАРБОНИЗАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПАНЕЛЯХ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА С УЧЕТОМ ЕГО РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
22
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН / AERATED CONCRETE / КАРБОНИЗАЦИЯ / CARBONIZATION / УСАДОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ / SHRINKAGE STRESSES / ПОЛЗУЧЕСТЬ / CREEPING / РЕЛАКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ / STRESS RELIEVING / ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ / CRACK RESISTANCE / ДОЛГОВЕЧНОСТЬ / LONGEVITY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Газиев М. А.

Рассматривается проблема оценки усадочных напряжений с учетом ползучести, возникающих в наружных слоях стеновых панелей из ячеистых бетонов при одновременном воздействии на них влагообменных и карбонизационных процессов. Предлагается практический метод расчета для определения этих напряжений, который базируется на классических методах и принципах, разработанных С.В. Александровским иН.Х. Арутюняном, для решения прикладных задач теории ползучести, но с учетом особенностей влияния влажности и карбонизации на модуль упругости, усадку, ползучесть и релаксацию напряжений автоклавных ячеистых бетонов. Выполненные с применением данного метода расчеты позволили впервые получить сведения об особенностях и характере развития собственных напряжений, связанных с изменениями влажности и степени карбонизации бетона в наружных слоях стеновых панелей, а также определить с учетом влияния ползучести предельные суммарные значения этих напряжений, при которых могут образоваться на их поверхности усадочные трещины, и вычислить их ширину и глубину. Это дает возможность разработать технологические и конструктивные мероприятия, направленные на повышение долговечности ячеисто-бетонных изделий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Газиев М. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

An Empirical Method for Calculating Wetness-Carbonization Stresses Emerges in Panels of Aerated Concrete, with Considering its Rheological Properties

The problem of estimating the shrinkage stresses taking the creep into account arising in the outer layers of the wall panels made of aerated concrete with a contemporaneous action ofwetness and carbonization processes is considered. A practical calculation method is proposed for the determination of these stresses. The method is based on the classical approachand principles developed by Aleksandrovsky and Arutunyan for solving applied problems in the theory of creep but with considering the influence of wetness and carbonization onshrinkage, creep and stress relieving of autoclaved aerated concrete. The calculations performed by this method made it possible for the first time to obtain information about the developmentof intrinsic stresses in cellular concrete wall panels. This method allows also to determine their limiting total values at which shrinkage cracks can form on the surface of thewall panels and calculate their depth. This gives us the opportunity to develop technological and constructive activities aimed to improve the longevity of the aerated concrete wares.

Текст научной работы на тему «ЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВЛАЖНОСТНО-КАРБОНИЗАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПАНЕЛЯХ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА С УЧЕТОМ ЕГО РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ»

УДК 666.973.6

М.А. ГАЗИЕВ, канд. техн. наук (mgaziev56@mail.ru)

Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова (364061, Чеченская Республика, г. Грозный, пр-т им. Х.А. Исаева, 100)

Эмпирический метод расчета влажностно-карбонизационных напряжений в панелях из ячеистого бетона с учетом его реологических свойств

Рассматривается проблема оценки усадочных напряжений с учетом ползучести, возникающих в наружных слоях стеновых панелей из ячеистых бетонов при одновременном воздействии на них влагообменных и карбонизационных процессов. Предлагается практический метод расчета для определения этих напряжений, который базируется на классических методах и принципах, разработанных С.В. Александровским и Н.Х. Арутюняном, для решения прикладных задач теории ползучести, но с учетом особенностей влияния влажности и карбонизации на модуль упругости, усадку, ползучесть и релаксацию напряжений автоклавных ячеистых бетонов. Выполненные с применением данного метода расчеты позволили впервые получить сведения об особенностях и характере развития собственных напряжений, связанных с изменениями влажности и степени карбонизации бетона в наружных слоях стеновых панелей, а также определить с учетом влияния ползучести предельные суммарные значения этих напряжений, при которых могут образоваться на их поверхности усадочные трещины, и вычислить их ширину и глубину. Это дает возможность разработать технологические и конструктивные мероприятия, направленные на повышение долговечности ячеисто-бетонных изделий.

Ключевые слова: ячеистый бетон, карбонизация, усадочные напряжения, ползучесть, релаксация напряжений, трещиностойкость, долговечность.

Для цитирования: Газиев М.А. Эмпирический метод расчета влажностно-карбонизационных напряжений в панелях из ячеистого бетона с учетом его реологических свойств // Строительные материалы. 2018. № 3. С. 75-79.

M.A. GAZIEV, Candidate of Sciences (Enginering) (mgaziev56@mail.ru)

Grozny State Oil Technical University named after acad. M.D. Millionshchikov (100, Isaev Street, Grozny, Chechen Republic 364061, Russian Federation)

An Empirical Method for Calculating Wetness-Carbonization Stresses Emerges in Panels of Aerated Concrete, with Considering its Rheological Properties

The problem of estimating the shrinkage stresses taking the creep into account arising in the outer layers of the wall panels made of aerated concrete with a contemporaneous action of wetness and carbonization processes is considered. A practical calculation method is proposed for the determination of these stresses. The method is based on the classical approach and principles developed by Aleksandrovsky and Arutunyan for solving applied problems in the theory of creep but with considering the influence of wetness and carbonization on shrinkage, creep and stress relieving of autoclaved aerated concrete. The calculations performed by this method made it possible for the first time to obtain information about the development of intrinsic stresses in cellular concrete wall panels. This method allows also to determine their limiting total values at which shrinkage cracks can form on the surface of the wall panels and calculate their depth. This gives us the opportunity to develop technological and constructive activities aimed to improve the longevity of the aerated concrete wares.

Keywords: aerated concrete, carbonization, shrinkage stresses, creeping, stress relieving, crack resistance, longevity.

For citation: Gaziev M.A. An empirical method for calculating wetness-carbonization stresses emerges in panels of aerated concrete, with considering its rheological properties. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 3, pp. 75-79. (In Russian).

В обычных условиях эксплуатации наружные бетонные и железобетонные ограждающие конструкции подвергаются воздействиям несилового характера, вызывающим изменения их деформированного состояния или, как говорят, претерпевают вынужденные деформации. К вынужденным деформациям обычно относятся деформации, связанные прежде всего с изменениями температуры и влажности бетона вследствие отсутствия термогигрометрического равновесия с внешней средой.

Как известно из научных трудов С.В. Александровского [1—3], Н.Х. Арутюняна [4, 5], П.И. Васильева [6] и А.Г. Тамразяна [7], изучение напряженно-деформированного состояния, вызываемого вынужденными деформациями, требует учета изменчивости во времени физико-механических свойств бетона, а также его ползучести, так как без этого невозможно проектирование и возведение надежных и долго -вечных строительных конструкций различного назначения.

В стадии эксплуатации наружные ограждающие конструкции из ячеистых бетонов подвергаются воздействию влагообменных и карбонизационных процессов, вызывающих в них соответствующие вынужденные деформации с возможным образованием усадочных трещин, которые свидетельствуют о преодолении в некоторых микро- и макрообъемах ячеистого бетона предела его прочности на растяжение и предельной растяжимости.

По мнению Е.С. Силаенкова [8, 9], Е.М. Чернышова и Г.С. Славчевой [10, 11], основным и определяющим

критерием (критическим свойством) для долговечности ячеисто-бетонных ограждающих конструкций является конструкционная трещиностойкость ячеистого бетона в крупноразмерных изделиях, которая определяется его эксплуатационной деформируемостью при влажност-но-карбонизационных воздействиях.

Они рассматривают механизм влажностных деформаций через изменение напряженного состояния материала в результате действия сил связи его твердой фазы и порового пространства с водой, а механизм карбонизационных деформаций раскрывается в рамках макрокинетики физико-химических гетерогенных процессов взаимодействия структуры с углекислотой воздуха.

Показано, что основными причинами карбонизационной усадки автоклавного ячеистого бетона являются собственные напряжения кристаллического сростка и преобразования геля кремнекислоты, выделившегося при карбонизации гидросиликатов кальция [8, 9].

Сформулированы структурные факторы управления эксплуатационной деформируемостью макропористого (ячеистого) бетона, приведена система рецептурно-техно-логических факторов их регулирования, а также разработаны алгоритмы конструирования для них оптимальных параметров состава и структуры твердой фазы и порового пространства по комплексу задаваемых свойств [10, 11].

Автором на основе многолетних экспериментально-теоретических исследований по изучению влияния фак-

j'^J ®

март 2018

75

30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Рис. 1. Характер распределения влажности (а) и степени карбонизации (б) газозолобетона по сечению стены при максимальных градиентах: 1 - начальное положение; 2 - положение, соответствующее максимальному градиенту; 3 - стабилизированное состояние

тора карбонизации на физико-механические и реологические свойства (ползучести и релаксации напряжений) автоклавных ячеистых бетонов с использованием аналогии и применением некоторых элементов методов и принципов, разработанных С.В. Александровским [1, 2] и Н.Х. Арутюняном [4, 5] для решения прикладных задач теории ползучести при определении температурно-влаж-ностных напряжений для конструкций из бетонов обычного твердения, предложена теория расчета усадочных напряжений в ячеисто-бетонных стеновых панелях при карбонизационных процессах с учетом ползучести [12].

На базе данной теории с применением специально разработанного алгоритма расчета были вычислены значения растягивающих напряжений от неравномерного протекания процесса карбонизации ячеистого бетона по толщине наружных стеновых панелей, которые показали, что в поверхностных слоях панелей, в зависимости от срока эксплуатации могут образоваться усадочные трещины даже с учетом снижения за счет ползучести бетона этих напряжений в 4—5 раз при условии, если конечные значения собственных напряжений в этих слоях превысят предел прочности бетона при растяжении.

В связи с этим становится актуальным дальнейшее совершенствование существующих методов расчета усадочных напряжений с учетом ползучести и для случая одновременного изменения влажности и степени карбонизации материала по толщине ограждающих конструкций при решении конкретных прикладных задач для оценки конструкционной трещиностойкости ячеистых бетонов.

В статье поставлена задача разработать практически удобный для расчета эмпирический метод, который позволил бы определить в наружных слоях ячеисто-бетон-ных стеновых панелей с учетом свойства ползучести бетона возможную величину суммарных усадочных напряжений, возникающих от воздействия вынужденных деформаций при совместном протекании в условиях эксплуатации влагообменных и карбонизационных процессов по толщине.

Данная задача разделяется на три этапа.

К первому этапу относятся вопросы, связанные с определением влажностно-карбонизационного режима в толще элемента ограждающей конструкции из ячеистого бетона, т. е. установление зависимостей, которыми опре-

деляются в любой момент времени и для любой точки по ее сечению влажность и степень карбонизации бетона.

Второй этап решения связан с определением упруго-мгновенных усадочных напряжений в наружных поверхностных слоях стеновой панели в отдельности от изменения влажности и степени карбонизации, отвечающих характеру их распределения по ее толщине в зависимости от срока эксплуатации.

Третий этап исследований охватывает решение задач по вычислению суммарных усадочных напряжений с учетом свойства ползучести бетона при одновременном воздействии этих двух факторов, если для них известны решения соответствующей упруго-мгновенной задачи.

Графики распределения влажности и степени карбонизации по толщине газозолобетонных панелей в различные сроки эксплуатации (рис. 1), построенные по значениям, полученным при многолетних натурных исследованиях жилых объектов в г. Свердловске, послужили расчетной схемой для определения их изменения с учетом максимального перепада в наружных и центральных слоях панелей исходя из установившейся эпюры их распределения по кривой, близкой к параболе [8, 13, 14].

В дальнейшем для обозначения изменения влажности и степени карбонизации ячеистого бетона по толщине панели будем использовать термин «характеристика состояния материалов», как это принято в научных трудах С.В. Александровского [1, 2], Е.С. Силаенкова [8] и Е.М. Чернышова [11].

При этом развитие собственных напряжений от вынужденных деформаций во времени можно охарактеризовать двумя периодами. Первый, когда эти напряжения растут в связи с увеличением перепада между характеристиками состояния материала на поверхности панели и в ее середине, и второй период, когда после достижения максимума характеристики состояния материала начинают выравниваться по толщине панели, что ведет к уменьшению этих напряжений.

Наибольший интерес с точки зрения оценки эксплуатационной трещиностойкости ячеисто-бетонных ограждающих конструкций имеет именно первый период времени, поэтому его мы и будем рассматривать.

Сначала запишем, чему равны собственные напряжения в свободной панели в каждый момент времени с учетом упругой работы материала. При этом влажност-ные и карбонизационные процессы приняты протекающими одинаково по всей боковой поверхности панели, т. е. не зависящими от координат х и у, а изменяющимися лишь по толщине z.

Упруго-мгновенные усадочные напряжения будем искать в виде произведения:

t)=^a(e)T(t)F(z),

(1)

где E(t) — модуль упругости бетона; ц — коэффициент Пуассона; а(0) — коэффициент линейной деформации, вызванной изменением характеристики состояния материала; T(t) — безразмерная функция, зависящая от времени t; F(z) — безразмерная функция, зависящая от координаты z.

Функцию T(t) записываем в виде:

T(t)=1-e-ßt.

(2)

Функция F(z) подбирается из условия максимального приближения очертания кривой изменения характеристики состояния материала по сечению конструкции к данным результатов натурного наблюдения. Если принять, что данная кривая описывается параболой, то кривую увеличения во времени перепада между влажностью и степенью карбонизации бетона А02(О на поверхности панели и в ее середине можно записать в следующем виде:

AQz(t)=(1-e-ßt) z2.

(3)

научно-технический и производственный журнал '&J'fJCJi,J'J'iJJiij-lijJi "76 март 2018

Тогда выражение (1) примет вид:

( 4 )

где h — толщина панели, а z — глубина слоя в панели, см. Запись для вычисления усадочных напряжений в виде формулы (4) позволяет сравнительно легко учесть влияние реологических свойств ячеистых бетонов на напряженное состояние, вызванное неравномерным изменением характеристики состояния материала по толщине панели.

Полные усадочные напряжения в наружных слоях стеновых конструкций из ячеистых бетонов с учетом его ползучести будут равны:

Vye(t)=Vye(Z,t) H*(t),

(5)

где г) — напряжения заменяющей упруго-мгновенной задачи.

Н*(г) — коэффициент затухания, определяющий изменения, вносимые деформацией ползучести бетона в картину распределения упруго-мгновенных напряжений в стеновых панелях при вынужденных деформациях. В дальнейшем для краткости Н*(г) будем называть коэффициентом затухания усадочных напряжений.

Определение Н*(г) ведется обычно по формулам, полученным в зависимости от вида функции меры ползучести, выбранной в рамках существующих трех различных групп теорий ползучести бетона: теории упругой наследственности, теории старения и ее различных модификаций, а также различных разновидностей теории упруго-ползучего тела. При этом вычисление интегралов и соответствующие их преобразования при нахождении формулы для определения данного коэффициента в конечном виде весьма затруднительны, что приводит к громоздким и сложным математическим выражениям [1—7].

Для значительного упрощения предлагаемого метода представляется возможным, на основе ранее проведенных исследований по изучению процессов релаксации напряжений в ячеистых бетонах, использовать для вычисления этого коэффициента следующую функциональную зависимость [15, 16]:

H*(t)=ev(t),

(6)

Рис. 2. Пружинная установка для исследования ползучести и релаксации напряжений в ячеистом бетоне

где ф(г) — характеристика ползучести ячеистого бетона; е — основание натурального логарифма; t — время испытания на ползучесть, сут.

Характеристика ползучести ячеистого бетона ф(г), необходимая для определения теоретических значений коэффициента релаксации напряжений Н*(.г), получена из опытов по исследованию ползучести на призмах размерами 100x100x400 мм, загруженных на длительные испытания одновременно с такими же призмами, на которых исследовался релаксационный процесс с учетом и без учета фактора карбонизации (рис. 2).

Таким образом, определение величины усадочных напряжений в поверхностных слоях ограждающих конструкций из ячеистых бетонов, вызываемых влажност-но-карбонизационными вынужденными деформациями, в соответствии с предлагаемым выше методом сводится к отысканию в них на основе теории упругости по формуле (4) упругих напряжений от отдельного воздействия влажности и карбонизации и к окончательному вычислению полных суммарных усадочных напряжений с учетом ползучести бетона путем умножения этих значений на коэффициент релаксации напряжений по выражению (6).

На основе приведенных выражений определим усадочные напряжения в наружных слоях панели из газозо-лобетона плотностью 600 кг/м3, толщиной 280 мм при

влагообменных и карбонизационных процессах с учетом их релаксации вследствие ползучести материала. При этом максимальный перепад по влажности А01=18% и по степени карбонизации А92=50% между поверхностным слоем бетона на глубине 12,5 мм и слоем в середине панели наступает, согласно данным наших натурных обследований, через 365 и 1095 сут эксплуатации соответственно, которые в основном согласуются с данными А.А. Фе-дина для наружных панелей из силикатного ячеистого бетона [17].

С помощью выражения (3) определяем значения ß 1=0,0015 и ß2=0,0004, соответствующие приведенным на рис. 1 максимальным градиентам по влажности и степени карбонизации бетона между наружными и внутренними (серединными) слоями стеновой панели при вышеуказанных сроках эксплуатации.

Коэффициент линейной деформации при изменении влажности от 25—30 до 8—12% для исследуемого газозолобетона может быть принят условно постоянным и равным а(0)1=1,2^10"5 (0,012 мм/м) на 1% изменения влажности, а при изменении степени его карбонизации — на 1% — а(0)2 = 2,4-10"5. Модуль упругости автоклавного газозолобетона для расчета усадочных напряжений без учета влияния фактора карбонизации принимается равным Е= 2000 МПа, а с учетом — 1600 МПа. Коэффициент Пуассона ц на основе наших экспериментальных данных для исследуемого ячеистого бетона без учета и с учетом фактора карбонизации принимается равным 0,2.

В таблице приведены расчетные значения усадочных напряжений в наружном поверхностном слое стеновой панели из газозолобетона с учетом ползучести, подсчитанные на основе этих данных по формулам (4)—(6).

Данные таблицы показывают, что первые усадочные трещины на поверхности газозолобетонных панелей могут появиться через 5—6 мес эксплуатации, так как величина расчетных суммарных напряжений от одновременного изменения влажности и степени карбонизации бетона к этому сроку составляет до 0,51 МПа, что превышает нормативное сопротивление ячеистого бетона растяжению для класса В2,5, равное Äw„=0,32 МПа.

При анализе влияния каждого из этих факторов в отдельности на развитие собственных напряжений и на возможное появление поверхностных трещин в панелях видно, что они могут появиться к 360 сут эксплуатации как от изменения влажности бетона (стус №=0,54 МПа > Rbtn), так и от процесса карбонизации (стус CÄ=0,38 МПа > Rbtn).

В дальнейшем после достижения максимального перепада влажности ячеистого бетона на поверхности панели и в ее середине (через 365 сут) основное влияние на последующее увеличение собственных напряжений с возможным появлением новых усадочных трещин в теле бетона оказывает именно процесс карбонизации, максимальный перепад для которого наступает примерно к 1100 сут эксплуатации.

Как следует из таблицы, карбонизационные напряжения за этот период увеличились почти в два раза, от 0,38 до 0,75 МПа, а напряжения, вызванные изменени-

lj научно-технический и производственный журнал

Ы- ® март 2018 77

®

х

л с

>5 О X X

о

I-

ф

ю о е; о о о о л

I-

ф

о е;

о

2

о

X I-

о о

X

X

а. ф со о с со

X

я

а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

.

с

л

X

а

х т

О

ч

га

о >

о сд о 3,73 сд о" 0,75 8 0,54 0,64 1,39

о со СП 3,55 сд о" 0,71 1,18 0,5 4 0,64 1,35

о о СП 3,35 сд о" 0,67 1,18 0,54 0,64 со

о тг 00 3,17 сд о" 0,63 1,18 0,54 0,64 1,27

о 00 2,97 0,21 0,62 1,18 0,54 0,64 1,26

о сд с- 2,77 0,22 0,61 1,18 0,54 0,64 1,25

660 2,56 0,23 0,59 1,18 0,54 0,64 1,23

о о 6 2,35 0,235 0,55 1,18 0,55 0,65

н > о 0 тг ш 2,14 0,24 0,52 1,17 0,56 0,66 1,18

Время , 0 00 тг 1,92 0,25 0,48 1,16 0,57 0,66 1,14

0 сд тг 0,255 0,43 1,04 0,58 со о" 1,03

0 со со 1,47 0,26 0,38 СП о" 0,59 0,54 0,92

0 00 0,76 0,28 0,21 0,47 0,64 со о" 0,51

0 сд 0,51 со о" 0,15 0,32 о" 0,22 0,37

о со 0,26 0,33 0,09 0,16 0,76 0,12 0,21

о со 0,13 0,38 0,05 0,08 0,78 0,06 0,

о сд 0,09 0,42 0,04 0,05 0,82 0,04 0,081

о 0,043 0,46 0,02 0,027 0,85 0,023 0,043

(Я с ее 1 сс р с СО I е Д I X О О ф 5 Коэф. затухания напряжения, Н*(^ С учетом ползучести Оус,ск=Оус,скХН*(0 Упругие Оус,„ Коэф. затухания напряжения, Н*^) С учетом ползучести Оус,ш=Оус,шхН*(Ч С учетом ползучести °ус,ск=°ус^

ч: (Я ¿г ии^ееинорсйзх ьиаюиэИеоа ±о июонжша ьиаюиэИеоа ±о ьинэжьс1иен эпнс1е1Л|1Л|Лэ

ем влажности, — на 20%. При этом расчетные суммарные растягивающие напряжения от влажностно-кар-бонизационных воздействий с учетом ползучести бетона в наружном слое панели достигают значений 1,39 МПа, что безусловно может привести к возникновению и на этой стадии новых усадочных трещин различной ширины и глубины.

Полученные нами расчетные значения усадочных напряжений в наружных слоях стеновых панелей из газозолобетона и характер (динамика) их развития при одновременном протекании в них влагообмен-ных и карбонизационных процессов являются теоретическим обоснованием тех практических выводов, которые были сделаны более 35—40 лет назад Е.С. Силаенковым и его сотрудниками [8] при обширных натурных исследованиях жилых домов с наружными ограждающими конструкциями из автоклавных ячеистых бетонов на предмет их эксплуатационной трещиностойкости и долговечности.

На базе этих исследований отмечалось, что в период их эксплуатации от 5—6 мес до 1,5 лет появляются одиночные трещины шириной 0,2—0,3 мм, доходя в отдельных случаях до 0,5—0,7 мм, разделяющие панель на отдельные участки, что соответствует в нашем случае максимальному перепаду влажности бетона на поверхности панели и в ее середине. В последующем образуются трещины меньшей ширины, чем первоначальные (0,15—0,25 мм), но в большем количестве и локализуются внутри участков, ограниченных первоначальными трещинами. Можно действительно утверждать, что первые усадочные трещины, которые появились на наружной поверхности панелей, являются следствием высыхания, а последующие — от влияния фактора карбонизации ячеистого бетона.

Выводы.

1. Теоретические расчеты, произведенные с использованием предлагаемого автором метода для определения с учетом ползучести усадочных напряжений в поверхностных слоях ячеисто-бетонных стеновых панелей, при одновременном воздействии влаго-обменных и карбонизационных процессов, позволили впервые получить сведения об особенностях и характере их развития, а также данные о соотношении влияния каждого из этих процессов на величину возникающих напряжений при разных сроках эксплуатации.

2. Выявлено, что в отдельных случаях усадочные напряжения в наружных слоях стеновой панели, подсчитанные с учетом ползучести, составляют до 20—50% от значений, вычисленных методами теории упругости. Следовательно, для достоверной оценки конструкционной трещиностойкости ячеистых бетонов в ограждающих конструкциях расчет их напряженного состояния от влажностно-карбонизаци-онных воздействий необходимо вести с учетом влияния ползучести.

3. Данный метод позволяет также вычислить с учетом реологических свойств материала предельную суммарную величину собственных напряжений в теле бетона у наружной поверхности панели, при которых могут образоваться усадочные трещины от совместного протекания в них влагообменных и карбонизационных процессов, а также определить расчетную глубину и ширину этих трещин. Это, в свою очередь, дает возможность более обоснованно учитывать влияние этих факторов на эксплуатационную трещино-стойкость ячеисто-бетонных изделий и разработать уже на стадии их изготовления соответствующие мероприятия технологического характера в целях повышения предела прочности бетона на растяжение и для снижения влажностных и карбонизационных усадочных деформаций.

78

март 2018

Список литературы

1. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1973. 417 с.

2. Александровский С.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций. — М.: Стройиздат, 2004. 332 с.

3. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций / Под ред. С.В. Александровского. М.: Стройиздат, 1976, 351 с.

4. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести. М.Л.: Гостехиздат, 1952. 324 с.

5. Арутюнян Н.Х., Колмановский В.В. Теория ползучести неоднородных тел. М.: Наука, 1983. 336 с.

6. Васильев П.И. Приближенный способ учета деформаций ползучести при определении температурных напряжений в массивных бетонных плитах // Известия ВНИИГ, т. 47, 1952. С. 120-128.

7. Тамразян А.Г., Есаян С.Г. Механика ползучести бетона. М.: МГСУ, 2012. 524 с.

8. Силаенков Е.С. Долговечность изделий из ячеистых бетонов. М.: Стройиздат,1986. 176 с.

9. Силаенков Е.С., Батаев Д.К.-С., Мажиев Х.Н., Газиев М.А. Повышение долговечности конструкций и изделий из мелкозернистых ячеистых бетонов при эксплуатационных воздействиях. Грозный, 2015. 355 с.

10. Славчева Г.С., Чернышов Е.М. Алгоритм конструирования структуры цементных пенобетонов по комплексу задаваемых свойств // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 58-64.

11. Чернышов Е.М., Славчева Г.С. Управление эксплуатационной деформируемостью и трещиностойко-стью макропористых (ячеистых) бетонов Ч.1 Контекст проблемы и вопросы теории // Строительные материалы. 2014. № 1. С.105—112.

12. Батаев Д.К.-С., Газиев М.А., Пинскер В.А., Чепурненко А.С. Теория расчета усадочных напряжений в ячеисто-бетонных стеновых панелях при карбонизационных процессах с учетом ползучести // Вестник МГСУ. 2016. № 12. С. 11—22.

13. Апкаров Ш.И., Батаев Д. К.-С., Газиев М.А., Мажиев Х.Н. Оценка трещиностойкости ячеисто-бетонных изделий при влажностных и карбонизационных деформациях с учетом релаксации напряжений // Вестник ДГТУ. 2017. Т. 44. № 2 .С. 151—161.

14. Газиев М.А., Флорова М.Р. Карбонизация и ползучесть газозолобетона в панелях жилых зданий на Среднем Урале / В кн.: Влияние климатических условий и режимов нагружения на деформации и прочность конструкционных бетонов и элементов железобетонных конструкций. Тбилиси, 1985. С. 15—16.

15. Газиев М.А. Релаксация напряжений в автоклавных ячеистых бетонах с учетом их старения вследствие карбонизации // Работоспособность композиционных строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов: Межвузовский сборник. Казань: КИСИ, 1985. С. 44—46.

16. Батаев Д.К.-С., Мажиев Х.Н., Муртазаев С.-А.Ю., Газиев М.А. Релаксация сжимающих напряжений в мелкозернистом ячеистом бетоне // Современные строительные материалы, технологии и конструкции: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию ФГБОУ ВПО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова» (24—26 марта 2015 г., г. Грозный). В 2 т. Грозный: ФГУП «Издательско-полиграфический комплекс «Грозненский рабочий», 2015. Т. 1. С. 166—171.

17. Федин А.А. Научно- технические основы производства и применения силикатного ячеистого бетона. М.: ГАСИС, 2002. 264 с.

References

1. Aleksandrovsky S.V. Raschet betonnyh i zhelezobetonnyh konstrukcij na izmenenija temperatury i vlazhnosti s uchet-

om polzuchesti [Calculation of concrete and reinforced concrete structures for temperature and humidity changes taking into account creep]. Moscow: Stroyizdat. 1973. 417 p.

2. Aleksandrovskiy S.V. Dolgovechnost' naruzhnyh ograzh-dajushhih konstrukcij [Durability of external building envelop]. Moscow: Stroyizdat. 2004. 332 p.

3. Polzuchest' i usadka betona i zhelezobetonnyh konstrukcij [Creep and shrinkage of concrete and reinforced concrete structures. Under the editorship of S.V. Alexandrovskij]. Moscow: Stroyizdat. 1976. 351 p.

4. Arutyunyan N.H. Nekotorye voprosy teorii polzuchesti [Some questions in the Creep Theory]. Moscow-Leningrad: Gostekhizdat. 1952. 324 p.

5. Arutyunyan N.H., Kolmanovsky V.V. Teorija polzuchesti neodnorodnyh tel [Creep Theory of heterogeneous bodies]. Moscow: Nauka. 1983. 336 p.

6. Vasilyev P.I. Approximate method of creep deformations account at determination of temperature stresses in massive concrete slabs. Izvestiya ofVNIIG. 1952. Vol. 47, pp. 120-128. (In Russia).

7. Tamrazyan A.G., Esayan S.G. Mehanika polzuchesti betona [Creep Mechanics of concrete]. Moscow: MGSU. 2012. 524 p.

8. Silaenkov E.S. Dolgovechnost' izdelij iz jacheistyh bet-onov [Durability of products from aerated concrete]. Moscow: Stroyizdat. 1986. 176 p.

9. Silenkov E.S., Bataev D.K.-S., Madziev H.N., Gaziev M.A. Povyshenie dolgovechnosti konstruktsii i izdelii iz mel-kozernistykh yacheistykh betonov pri ekspluatatsionnykh vozdeistviyakh [Increase of durability of building structures made from fine-grained concrete under operational impacts]. Grozny. 2015. 355 p.

10. Slavcheva G.S., Chernyshov E.M. Algorithm for designing the structure of cement foam concrete by the complex of defined properties. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 58-64. (In Russian).

11. Chernyshov E.M. Slavcheva G.S. Management of operational deformation and crack resistance of macro-porous (cellular) concrete, Part 1. The context of the problem and theory questions. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 1, pp. 105-112. (In Russian).

12. Bataev D.K.-S., Gaziev M.A., Pinsker V.A., Chepurnenko AS. The theory of shrinkage stress calculation in aerated concrete wall panels under carbonizing processes taking into account creep. VestnikMGSU. 2016. No. 12, pp. 11-22. (In Russian).

13. Apkarov Sh.I., Bataev D.K.-S., Gaziev M.A., Majiev H.N. Estimation of crack resistance of aerated concrete products in humid and carbonizing deformations taking into account stress relaxation. Vestnik DSTU. 2017. Vol. 44. No. 2, pp. 151-161. (In Russian).

14. Gaziev M.A., Florova M.R. Karbonizatsiya i polzuchest' gazozolobetona v panelyakh zhilykh zdanii na srednem Urale / V kn. Vliyanie klimaticheskikh uslovii i rezhimov nagruzheniya na deformatsii i prochnost' konstruktsionnykh betonov i ele-mentov zhelezobetonnykh konstruktsii [Carbonation and creep of aerated concrete in panels of residential buildings in the Middle Urals / In the book. Influence of climatic conditions and loading regimes on deformation and strength of structural concretes and elements of reinforced concrete structures]. Tbilisi. 1985, pp. 15-16. (In Russian).

15. Gaziev M.A. Stress Relaxation in autoclaved aerated concrete taking into account their aging due to carbonation. Performance of composite building materials under the impact of various operational factors: Interuniversity collection. Kazan 1985, pp. 44-46. (In Russian).

16. Batayev D.K.-S., Majiev H.N., Murtazaev S.-A.Yu., Gaziev M.A. Relaxation of compressive stresses in finegrained aerated concrete. Modern building materials, technologies and structures. Materials of the International Scientific and Practical Conference, dedicated to the 95th anniversary of the Grozny State Oil Technical University named after Academician M.D. Millionshchikov. Grozny. March 24-26, 2015, pp. 166-171. (In Russian).

17. Fedin A.A. Nauchno- tehnicheskie osnovy proizvodstva i primenenija silikatnogo jacheistogo betona [Scientific and technical bases of production and application of silicate aerated concrete]. Moscow: Publishing GASIS. 2002. 264 p.

J'iyj ®

март 2018

79

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.