Разработка установки для определения истирания в натурных условиях над готовыми составами бетона, страница 2

4) Установка должна использовать как статическое, так и кинетическое трение, поскольку фактическое движение морского льда носит прерывистый характер, также как ледовая нагрузка, действующая на сооружения.

Поскольку обычная установка для испытания на истирание не удовлетворяет требованиям, упомянутым выше, Саеки разработал новый контрольно-измерительный прибор на истирание, показанный на Рис. 1.

Рис. 1 Установка испытаний на абразивный износ.

Он обладает следующими особенностями:

1) Система двигателя для производства возвратно-поступательного движения в глыбе льда, зафиксированной на подвижной плите так, чтобы и статическое и кинетическое трение могло применяться к образцу бетона. Скорость возвратно-поступательного движения регулируется.

2) Давление на контакте, действующее на образец может изменяться, используя гидроподъемник.

3) Абразивы льда, имеющиеся на глыбе льда, можно удалить воздушным потоком той же температуры, что и у глыбы льда.

4) Вследствие потока воздуха той же температуры, что и на глыбе льда, теплота трения может рассеяться с поверхности ледяной глыбы.

5) Очертания образца бетона показаны на Рис. 2. Поскольку ширина глыбы льда и образца составляет 8 см и 10 см, соответственно, края обоих концов образца не имеют никакого контакта с глыбой льда, как показано на Рис. 2. Поэтому, края могут использоваться как исходные ориентиры при измерении глубины износа.

Рис. 2 Образец из бетона.

6) Испытательный прибор предназначался для использования на воздухе, чтобы облегчить испытание, так как коэффициент трения между морским льдом и различными материалами почти одинаковый, что в морской воде, что в атмосфере, согласно исследованию Саеки касательно коэффициента трения.

Методика испытаний заключалась в том, что от морского льда отрезали кусок льда длиной 70 см, шириной  8 см и толщиной 5-10 см, а затем этот кусок поместили на подвижную плиту. Образец бетона, начальные очертания поверхности которого были измерены, помещен на испытательный прибор. В ходе испытания, температура окружающей среды испытательной лаборатории оставалась постоянной. Когда ледовая глыба изнашивается или распадается, испытание тут же прекращается и возобновляется с новым куском льда. Температура ледовой глыбы измеряется в каждом перерыве испытания. После того, как испытание завершено, очертание поверхности образца бетона измеряется по пяти поперечным линиям, как показано на Рис. 2.

Однако в своем эксперименте Саеки не исключал наличие крупного заполнителя в образце бетона, что по моему мнению не являлось правильным. Скорость истирания была приблизительно постоянной и равнялась 0,05мм/км и в конечном результате сумма глубины износа в поверхностной области и области переходного режима достигает самое большее 0.6 мм. По мнению Саеки, такая маленькая глубина износа, вряд ли, причинит сильное повреждение сооружениям. Однако, в какой-то степени, этот результат был получен благодаря крупному заполнителю.

1.2 Режим истирания круглой цилиндрической бетонной конструкции

морским ледяным покровом.

Прошлые исследовательские работы и натурные наблюдения  предполагают, что разрушение бетона в или возле ватерлинии происходит из-за комбинации циклического замораживания и оттаивания плюс ударные нагрузки от движущихся льдин. В связи с последним усовершенствованием высокопрочного бетона, был разработан бетон, устойчивый против замораживания и оттаивания. Таким образом, это важно и полезно для проектирования бетона гидротехнических сооружений в арктических районах  точно прогнозировать количество истирания бетона от скользящего льда, включая режимы истирания.

Много различных тест методов на истирание, для того, чтобы изучить сопротивление бетонных конструкций истиранию, было предложено Nawwar и Malhotra (1988г.), Hoff (1989г.), и Huovinen (1990г.). Основываясь на семилетних систематических лабораторных испытаниях на истирание морского льда и натурных наблюдениях, выполненных Itoh et al. (1988) и Saeki et al. (1987), авторы (1994) предложили сценарий воздействия льда и истирания и предложили метод расчета действительного количества истираний гидротехнических бетонных конструкций. Коэффициент истирания из-за морского льда без содержания мелкого песка  выражается эмпирической формулой, как функция контактного давления льда и температуры льда. Таким образом, общее количество истирания бетона получается  умножением коэффициента истирания на двойную амплитуду колебания ледового поля. Это оценочное истирание бетона включает среднее количество истираний, но не включает режим истирания на ватерлинии бетонных конструкций. Так как ни  контактное давление льда, ни амплитуда скольжения льда не могут быть точно рассчитаны, как функция местоположения круговой ватерлинии.