К диаграммам деформирования бетона под нагрузкой при действии температуры до -70°C в зависимости от его структурно-технологических характеристик

Начальную основу физических соотношений, используемых для расчета прочности и деформативности железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях действия низкой температуры, составляют диаграммы, связывающие напряжения осевого сжатия и растяжения с относительными деформациями бетона, определенными в обычных условиях положительной температуры. На основании обобщения и анализа имеющихся экспериментальных данных выполнена корректировка диаграмм деформирования тяжелого бетона с учетом действия низкой отрицательной температуры (до -70^oC ). При этом определено влияние такой температуры на повышение призменной прочности, начального модуля упругости бетона и его относительной деформации в вершинах диаграмм, построенных при испытании под нагрузками осевого сжатия в замороженном состоянии до температуры -70^oC. Показано, что увеличение прочности, начального модуля упругости и относительных деформаций в вершинах диаграмм в значительной степени зависит от водоцементного отношения бетона и его исходной влажности W в момент замораживания, а именно когда последняя не превышает предельной величины W_пр, определяемой критической степенью водонасыщения бетона ξкр> 90%. На основе обработки результатов экспериментальных исследований установлено, что повышение прочности, модуля упругости и предельной деформативности бетона, испытанного под нагрузкой в замороженном состоянии при температуре ниже -70^oC при различной влажности цементного камня и бетона в диапазоне до W_пр, фактически прекращается. Такая закономерность подтверждена результатами выполненных специальных исследований с помощью дилатометрического и ультразвукового методов изучения процесса фазового перехода воды в лед в порах-капиллярах и порах геля цементного камня бетона, а также результатами изменения в ходе этого процесса такого показателя, как льдистость последних в зависимости от дифференциальной пористости ЦК.

Н.И. КАРПЕНКО, д-р техн. наук, академик РААСН,
В.Н. ЯРМАКОВСКИЙ, канд. техн. наук, почетный член РААСН,
С.Н. КАРПЕНКО, д-р техн. наук,
Д.З. КАДИЕВ, инженер

Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, Россия, г. Москва, Локомотивный пр., 21)

1. Свиридов В.Н., Малюк В.Д. Оценка долговечности бетона в конструкциях морских сооружений по опыту строительства на Дальнем Востоке. Труды III
Всероссийской(II международной)конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон–взгляд в будущее». М: МГСУ, 2014. Т. 3. С. 388–398.

2. Пантилеенко В.Н., Ерохина Л.А. О повышении долговечности конструкций нефтегазопромысловых сооружений. Труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон – взгляд в будущее. М: МГСУ, 2014. Т.3. C.348–355.

3. Попов В.М., Черных И.В. Изменение конструкционных свойств бетона при его периодическом замораживании. Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия): Материалы научно-технической конференции. Якутск, 2–5 апреля 2004.

4. Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Ярмаковский В.Н., Ерофеев В.Т. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций // ACADEMIA. Архитектура и строительство. 2015. № 1. С. 93–103.

5. Ярмаковский В.Н. Прочностные и деформативные характеристики бетона при низких отрицательных температурах // Бетон и железобетон.
1971. № 10.

6. Москвин В.М., Капкин М.М., Савицкий А.Н., Ярмаковский В.Н. Бетон для строительства в суровых климатических условиях. Ленинград: Ленинградское отделение Стройиздата. 1973. 168 с.

7. Москвин В.М., Саввина Ю.А., Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Подвальный А.М., Ярмаковский В.Н. Повышение стойкости бетона и железобетона при воздействии агрессивных сред / Под ред. Москвина В.М. М.: Стройиздат. 1975. 240 с.

8. Ярмаковский В.Н. О методе расчета железобетонных конструкций повышенной морозостойкости. В кн.: Повышение стойкости бетона и железобетона при воздействии агрессивных сред. М.: Стройиздат, 1975. С. 34–39.

9. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. C. 92–126.

10. Карпенко С.Н. Построение общей методики расчета железобетонных стержневых конструкций в форме конечных приращений // Бетон и железобетон. 2005. № 1. С. 13–18.

11. Карпенко Н.И., Карпенко С.Н. О диаграммной методике расчета деформаций стержневых элементов и ее частных случаях // Бетон и железобетон. 2012. № 6. С. 20–27.

12. Карпенко С.Н., Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. О построении диаграммного метода расчета стерж-невых железобетонных конструкций при отрицательных температурах. Сборник докладов на III международной научной конференции «Полярная механика», Владивосток: Дальневосточный федеральный университет, 2016. С. 181–191.

13. Истомин А.Д. Работа центрально-растянутых железобетонных элементов при отрицательной температуре // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2017. № 2. С. 141–144.

14. Зайцев Ю.В., Леонович С.Н. Прочность и долговечность конструктивных материалов с трещиной. Минск: БНТУ, 2010. С. 224–245.

15. Леонович С.Н. Прочность конструкционных бетонов при циклическом замораживании – оттаивании с позиции механики разрушения. Брест: БрГТУ, 2006. 379 с.

16. Leonovich S.N., Guzeev E.A. Prediction of concrete structures durability. Proc. of XII-th FIP Congress on challenges for concrete in the next millennium, Amsterdam, Netherlands, 1998. Vol. 2, pp. 983–987.

17. Гузеев Е.А., Леонович С.Н., Пирадов К.А. Механика разрушения бетона: вопросы теории и практики. Брест: БрГТУ 1999. 216 с.

18. Shubin I.L., Zaitsev Y.V., Rimshin V.I., Kurbatov V., Sultygova P. Fracture of high performance materials under multiaxial compression and thermal effect // Engineering Solid Mechanics. 2017, рр. 139–144.

19. Леонович С.Н., Зайцев Ю.В., Доркин В.В., Литвиновский Д.А. Прочность, трещиностойкость и долговечность конструкционного бетона при температурных и влажностных воздействиях. М.: ИНФРА, 2018. 280 с.

20. Jia-Bao Yan, Jian Xie. Behaviours of reinforced concrete beams under low temperatures // Construction and Building Materials (China), 141. ELSEVIER. 2017, pр. 410–425.

21. Rostasy F.S., Wiedemann G. Stress-strain-behaviour of concrete at extremely low temperature // Cement and Concrete Research (USA). 1980. Vol. 10, pp. 565–572.

22. Naaman A.E. Prestressed concrete analysis and design. Fundamentals, 2nd Edition. 2000. «Techno Press 3000», Michigan. USA, 1072 p.

23. Патент РФ №2421421. Модификатор бетона и способ его получения / Ярмаковский В.Н., Торпищев Ш.К., Торпищев Ф.Ш. Заявл. 27.10.2009. Опубл.: 20.06.2011. Бюл. № 17.

24. Yarmakovsky V.N., Pustovgar A.P. The scientific basis for the creation of a composite binders class, characterized of the low heat conductivity and low sorption activity of cement stone. Proceeding of XXIV R-S-P seminar. Theoretical Foundation of Civil Engineering (24RSP) // Procedia Engineering. 2015.
No. 111, pp. 864–870.