Экспериментальное исследования истирания бетона морским льдом были выполнены совместно следующим учеными: Ито И., Ешида А. и Като К из корпорации Тайсей (Y. Itoh, A. Yoshida, M. Tsuchiya, and K. Katoh, Taisei Corp.)и Сасаки К., Саеки Х. из университета Хоккайдо (K. Sasaki and H. Saeki) [1, 7, 8, 15].
В проектировании железобетонных конструкций, находящихся в водной среде, покрытой льдом, достаточное внимание необходимо уделить износоустойчивости бетона против истирания морским льдом. Такое истирание вызывает потерю эффективной толщины и прочности конструктивных элементов, которые должны перенести огромное ледовое давление.
Повреждение конструктивных элементов вследствие эрозии часто наблюдается в железобетонных конструкциях типа мостовых быков и шельфовых маяков в Ботническом заливе Канады. Эрозия таких сооружений, в большинстве случаев, вызвана не только истиранием морским льдом, но также и замерзанием и оттаиванием. Так как при полевых наблюдениях трудно отделить эрозию при истирании от эрозии при замерзании и таянии, лабораторные испытания, при которых эрозия при замерзании и таянии может быть устранена, считаются подходящим методом для изучения проблемы истирания.
Саеки и др. провели эксперименты по силам трения, которые были связаны истиранием морским льдом с различными материалами [16]. Результаты исследования показали, что на коэффициенты трения главным образом влияли следующие параметры:
1) Относительная скорость между морским льдом и материалом;
2) Температура морского льда;
3) Шероховатость поверхности материала.
В испытаниях бетона на истирание морским льдом, фактический принцип истирания требует точного моделирования. Чтобы воспроизвести фактические внешние условия истирания в лабораторных испытаниях, необходимо, чтобы экспериментальный аппарат имел специальные функции. Такой аппарат предложил профессор Саеки рис.4
Рис. 3. Блок-схема расчета истирания бетона.
рис.4. Экспериментальная установка.
Испытания проводили следующим образом: 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. Были измерены образец бетона, начальные очертания поверхности которого, помещен на экспериментальную установку. В ходе испытания, температура окружающей среды в лаборатории оставалась постоянной. Температура льда измеряется в каждом перерыве испытания. После того, как испытание завершено, очертание поверхности образца бетона измеряется по пяти поперечным линиям, как показано на Рис. 5.
рис.5. Образец бетона.
Результаты испытаний на истирающее воздействие
I. Очертание поверхности образца бетона
На Рис. 6 показаны характерные профили образцов L.W.C с интервалами износа 0 и 5 км. Профиль поверхности с интервалом износа 5 км представляет собой U-образное распределение, в котором глубина износа в середине образца больше, чем по краям. U-образные профили поверхности на каждой поперечной линии очень похожи друг на друга. В данном исследовании глубина износа определена как средняя величина глубины износа, измеренная по пяти поперечным линиям.
Рис.6 Профили поверхностей образца бетона.
II. Процесс истирания
На рис. 7 показана зависимость между средней глубиной истирания и длиной истирания для образцов, поверхность которых не подвергалась обработке. Согласно рис. 7, процесс истирания включает следующие три стадии независимо от типа используемого заполнителя или прочности бетона:
1) Поверхностная область
В пределах 2 км длины истирания скорость изнашивания почти постоянна, т.е. 0.14 мм/км, при том, что на поверхности контакта образца не было крупного заполнителя бетонной смеси. В этом диапазоне процесса истирания на поверхности бетона истирается только цементная смесь.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.