Применение теории эффективной среды для прогнозирования самонапряжения напрягающего базальто-фибробетона

Проблемы современного бетона и железобетона. Выпуск 10 (2018 г.)

Применение теории эффективной среды для прогнозирования самонапряжения напрягающего базальто-фибробетона

Аннотация

В данной статье представлены основные экспериментально-теоретические исследования напрягающего базальто-фибробетона с использованием основных положений Дифференциальной Теории Эффективной Среды. В работе приняты определенные допущения о представлении структуры напрягающего фибробетона в виде непрерывной активной матрицы (цементный камень), в теле которой дискретно расположен моноразмерный пассивный заполнитель. При этом моделируемая система расширяется равномерно по объему без нарушения сплошности контактов. Моделирование процесса расширения базируется на совместном рассмотрении структурообразования с позиций геометрии: моделируемая система содержит равномерно распределенные по объему матрицы равновеликие шарообразные зерна заполнителя приведенного радиуса; химический аспект: транзитная зона в силу специфики структурообразования, результирующей в повышении пористости, рассматривается как пассивный (нерасширяющийся) компонент, а остальной цементный камень – как активный (расширяющийся) компонент бетона; жесткостный аспект: базальтовая фибра, распадаясь на монофиломенты, создает пространственное (т. н. 3-D) армирование в бетоне и рассматривается в итоге как ограничивающий расширение элемент с определенными жесткостными характеристиками. Совместное применение расширяющейся добавки cульфоалюминатного типа и базальтовой фибры позволяет получить химическое преднапряжение структуры и повысить прочностные характеристики бетона (в частности, на растяже ние при изгибе). Количество расширяющейся добавки назначается исходя из позиций достижения необходимого уровня самонапряжения. Максимальное содержание базальтовой фибры ограничивается до 5 %, чтобы предотвратить эффект перколяции, но обеспечить формирование условного «пространственного каркаса» из волокон фибры. Предложенная модель позволяет с достаточной степенью точности прогнозировать основную энергетическую характеристику напрягающего бетона – самонапряжение.

Ключевые слова: напрягающий бетон, базальтовая фибра, теория эффективной среды, структурная модель, химическое преднапряжение, эттрингит, самонапряжение.

Для цитирования: Павлова, И. П. Применение теории эффективной среды для прогнозирования самонапряжения напрягающего базальто-фибробетона / И. П. Павлова // Проблемы современного бетона и железобетона : сб. науч. тр. / Ин-т БелНИИС; редкол.: О. Н. Лешкевич [и др.]. – Минск, 2018. – Вып. 10. – С. 200–213. https://doi.org/10.23746/2018-10-13

Полный текст статьи на русском языке

Список использованных источников

1. Красильников, К. Г. Природа объемных деформаций при твердении расширяющихся цементов / К. Г. Красильников, Л. В. Никитина // Физико-химические исследования цементного камня и бетона: Сб. тр. / Под ред. А. Е. Десова. – Москва: Стройиздат, 1972. – С. 4–20.
2. Литвер, С. Л. Самонапряженный железобетон и его применение в строительстве / С. Л. Литвер // Опыт и перспективы применения бетонов на напрягающем цементе в строительстве: Материалы научн.-техн. совещ. / Центр. Росс. Дом знаний. – М., 1992. – С. 12–17.
3. Михайлов, В. В. Расширяющие и напрягающие цементы и самонапряженные конструкции / В. В. Михайлов, С. Л. Литвеp – М.: Стройиздат, 1974. – 389 с.
4. Панченко, А. И. Критерии оценки расширяющихся вяжущих и бетонов на их основе / А. И. Панченко, Г. В. Несветаев // Проблемы технологии производства строительных материалов, изделий и конструкций, строительства зданий и сооружений: Сб. тр. / Под ред. Н. П. Блещика и В. В. Тура. – Брест: БПИ, 1998. – С. 179–190.
5. Тур, В. В. Экспериментально-теоретические основы предварительного напряжения конструкций при применении напрягающего бетона / В. В. Тур – Брест: Изд. БПИ, 1998. – 243 с.
6. Павлова, И. П. Приложение теории эффективной среды к моделированию жесткостных характеристик бетонного композита / И. П. Павлова, В. В. Тур // Строительная наука и техника. – 2005. – № 3. – С. 3–8.
7. Garboczi, E. J. Elastic Moduli of a Material Containing Composite Inclusions: Effective Medium Theory and Finite Element Computations / E. J. Garboczi, J. Berryman // Mechanics of Materials, 2001. – Р. 455–470.
8. Бондаренко, В. М. Сопротивление осевому сжатию сталетрубобетонных элементов круглого сечения с ядром из напрягающего бетона : дис. … канд. техн. наук : 05.23.01 / Владимир Михайлович Бондаренко. – Брест, 2010. – 148 с.

ISSN 2076-6033

Авторы:  Павлова И.П.