Прочность и деформативность цементного камня и порошково-активированных бетонов. Часть II

Введение. Железобетонные конструкции в зданиях и сооружениях во время эксплуатации подвержены воздействию различных нагрузок, которые вызывают деформации и разрушения. Материалы и методы. Показано, что прочностные и упругопластические свойства, долговечность современных бетонов в широких пределах регулируются с помощью суперпластификаторов, нанодобавок, наполнителей и мелких заполнителей. Статья посвящена изучению процессов деформации и разрушения цементного камня и порошково-активированных бетонов. Основные характеристики процессов деформации бетонов в работе устанавливаются с помощью диаграмм «напряжение–деформация» с учетом нисходящей ветви деформации. Диаграмма деформирования бетона на нисходящей ветви фиксируется предельной деформативностью, соответствующей достижению бетоном максимального значения прочности и конечной точкой нисходящей ветви, соответствующей остаточной прочности бетона. Результаты. Получены полные диаграммы деформирования бетона с протяженным участком нисходящей ветви путем нагружения образцов с постоянной затухающей скоростью деформирования, при котором на нисходящем участке происходит плавное снижение напряжения в образце. Изучены зависимости влияния рецептурных факторов на основные параметрические точки диаграммы σ–ε. В качестве структурообразующих факторов для цементного камня рассматривалось влияние В/Ц-отношения, модифицирующей добавки и поликарбоксилатного суперпластификатора, а для бетонов – влияние В/Ц-отношения, модифицирующей добавки, поликарбоксилатного суперпластификатора, тонкодисперсного наполнителя, реологического и реакционного наполнителей. Выполнен анализ полученных диаграмм для каждой из структур материалов как с отдельным структурообразующим фактором, так и для порошково-активированного бетона в целом. Выявлено, что повышение В/Ц-отношения с 0,267 до 0,350 вызывает более упругое поведение материала под нагрузкой, значительное (в 4–5 раз) удлинение ниспадающей ветви полной равновесной диаграммы деформирования цементного камня и изменение механизма разрушения материала, уменьшаются в 12,1 раза удельные параметры на статическое разрушение образца и в 9,1 раза – статический джей-интеграл Ji. Показано, что при введении карбоксилатного суперпластификатора «Melflux 1641F» характер деформирования образца под нагрузкой ближе к цементному камню, полученному на цементном тесте нормальной густоты, однако с более короткой (в 10 раз) ниспадающей ветвью, что говорит о более хрупком поведении образца. Использование тонкодисперсного кварца также повлияло на характер деформирования образцов – повысилась их упругость от 1,3 до 1,7 раза, но при этом на 20% снизилась величина предельных деформаций, то есть образцы становятся более упругими и менее деформативными. Заключение. Установлено, что при оптимальных содержаниях компонентов цементного камня и порошково-активированного бетона существенно от 1,3 до 5,8 раза повышаются параметры трещиностойкости и особенно статический джей-интеграл Ji, характеризущий энергию вязкого разрушения материала у вершины трещины, которая возрастает вследствие повышения сцепления цементного камня с активной поверхностью микрокремнезема. Кривые полных равновесных диаграмм аппроксимированы по участкам простейшими линейными и квадратичными функциями или представляются кубическим полиномом.