Основные направления в исследованиях структурной прочности бетона

Начиная о мезосконического уровня, структура создается сочета­нием разных по химико-минералогическому составу и физико-механиче­ским свойствам материалов. В вяжущее вводятся и равномерно распре­деляются по объему другие компоненты■- наполнители и заполнители, не вступающие в химическую реакцию с вяжущим или реагирующие в очень малых объемах только по поверхности контакта. Собственная структура заполнителей и их пространственное размещение в вяжущем могут быть различными. Такие материалы относятся к композиционным.

Ддя композиционных материалов В.И. Соломатов [66] предложил классификацию по виду и назначению заполнителей. Бетон им отнесен к композиционным материалам с дискретными заполнителями. Именно та­кие структуры являются предметом настоящего исследования*

Производственный опыт и результаты специальных исследований свидетельствуют о том, что технические свойства бетона зависят бо­лее чем от 50 факторов [14 ] , большинство которых влияет на его прочность при сжатии* Создать математическую модель прочности с учетом всех факторов из-за сложности проблемы невозможно. Более ие-лесообразен сложившийся в практике исследований путь объединения всех факторов в отдельные группы, характеризующиеся общими призна­ками. Влияние этих групп на прочность материалов можно изучать не­зависимо. Такими группами факторов для бетонов могут быть:

1.  Структурные факторы: количественное соотношение основных
компонентов, юс свойства и характер связей между ними (активность
цемента, физико-механические свойства мелкого и крупного заполните­
лей, объемное содержание компонентов, прочность сцепления).

2.  Технологические факторы, включающие в себя условия пригото­
вления бетонной смеси, степень уплотнения^ бетона, условия и продол­
жительность твердения, а также характер предварительной обработки
исходных материалов.

3.  Напряженно-деформированное состояние, определяемое харак­
тером действия внешних сил.

4.  Режим нагрузкения.

5.  Форма и размеры образцов для контроля прочности,

6.  Условия эксплуатации.

Технологические 'факторы влияют на формирование физико-мехашх-ческих свойств отдельных элементов и на структуру конгломерата. Например, тщательность перемешивания, определяющая однородность смеси, а также степень уплотнения, условия и продолжительность твердения влияют на физико-химические процессы твердения вяжущих,

6

на формирование структуры я физико-механические свойства цементно­го камня. Действие указанных факторов, на формирование прочности структуры композиционного материала проявляется в механических свойствах продуктов твердения вяжущих, в прочности сцепления его элементов. Технологические факторы являются регулируемыми и конт­ролируемыми. Многочисленными ис еле до вашими, среди которых важное место занимают работы советских ученых, установлены их оптимальные значения, регламентируемые в СССР ГОСТами я СНиПами. При разработ­ке теории структурной прочности механические свойства цементного камня и прочность сцепления принимаются соответствующими оптималь­ным технологическим режимам.

Исследование влияния на прочность бетона масштабного фактора, режима нагружения- л условий эксплуатации также можно проводить не­зависимо от других факторов. Целесообразно исключить эти факторы, анализируя механическое взаимодействие элементов структура з ус- .  , ловиях нагружения, если поставить задачей получить модель прочно­сти искусственного конгломератного материала для стандартных об­разцов при стандартных методах испытания.

И, наконец, отметим влияние напряжонно-дефэрмироваиного оо-стояния, При простейших напряженно-деформирова!шых состояниях, в частности при однородном осевом растяжении и однородном сжатии,ха­рактер разрушения каменных материалов различен. 3 первом случае разрушение развивается по одной поверхности, перпендикулярной   к направлению действия силы. Во втором случае, т. а. при сжатии, разрушение связано с развитием множества трещин на поверхностях, параллельных направлению действия сжимающей силы. Очевидно, что анализ механического взаимодействия элементов структуры следует производить для каждого вида напряженно-деформированного состоя­ния. Нельзя распространять выводы, полученные для одного вида, на другой. Вопросы прочности бетона при растяжении с современных пози­ций изложены в работах И.М. Грушко [26] • 3 настоящей работе рас­сматривается сжатие, однородное по характеру приложения внешней нагрузки, которая вызывает однородное поле напряжений.в гомоген­ном материале. Для внутреннего поля напряжений гетерогенных струк­тур приведенное определение условно, поскольку з данных структурах" силовое поле трансформируется.

Таким образом, решение задачи структурной прочности упрощает­ся и сводится к исследованию только структурных факторов.

7

шх пределах, экспериментальный подход не дает возможности решить

и ряд других задач.