авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Прочностные, деформационные и эксплуатационные свойства полистиролбетона для строительных конструкций и изделий

-- [ Страница 2 ] --

Математическая модель для изменения кубиковой прочности на сжатие при различном сочетании исходных компонентов (количество цемента обозначено х1, инертного заполнителя - х2, гранул полистирола – х3), МПа в кодированных значениях:

Rm = 10,82х1+3,63х2–1,9х1х2–2,1х1х3–

6,53х2х3+11,67х1х2х3 (1)

Результаты исследований зависимости предела прочности на сжатие Rm конструкционного полистиролбетона от его плотности ср описываются в первом приближении уравнением регрессии:

Rm = 0,4 +0,0086ср. (2)

Ниже приведена зависимость между призменной Rb и кубиковой Rm прочностями на сжатие, полученная экспериментально теоретическим путем.

Rb = Rm (0,9317 -0,0304Rm) (3)

Математическая модель для изменения прочности на растяжение при изгибе R28изг при различном сочетании исходных компонентов, МПа в кодированных значениях:

R28изг = 3,03х1+1,38х2–1,09х1х2–3,78х1х3–0,233х2х3–

8,30х1х2х3 (4)

В результате проведенной проверки гипотезы адекватности зависимостей и регрессионного анализа итогов эксперимента установлено, что:

- все полученные зависимости адекватны, так как вычисленное значение критерия F меньше критического значения;

- все модели при уровне значимости критерия Стьюдента 0,95 адекватны.

При визуальном осмотре поверхности испытанных образцов в месте разрушения материала, автором отмечается, что разрушение полистиролбетона происходит исключительно по контактному слою цементного камня - заполнитель, обнажая поверхность полистирольного зерна и плотной растворной части межзернового пространства.

Это говорит о том, что адгезионное сцепление цементного камня с поверхностью полистирольного зерна незначительное, в данном случае вклад в прочность материала вносит повышенная прочность поверхности контактного слоя цементного камня, образованная в результате обволакивания бетонной смесью гранулы полистирола.

Для полистиролбетона соотношение между прочностью бетона Rb и его растворной составляющей зависит от относительного объемного содержания зерен крупного заполнителя (), характеристик пенополистирола и мало зависит от прочности цементной матрицы (Rц.м.).

Опыты со штампами, установленными в центре кубов при испытании на местное сжатие, показали превышение теоретических значений прочности, определенных по Пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов более чем в 1,2 раза.

Прочность полистиролбетона на осевое растяжение исследовалась на контрольных образцах – призмах размером 100х100х400 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение» на разрывной машине Р-5.

Рис. 2 –Зависимость прочности на сжатие ячеистого бетона и конструкционного полистиролбетона от плотности

На основании анализа результатов проведенных автором экспериментов, и анализа ранее проведенных в ОАО институт «УралНИИАС» исследований легких бетонов, можно сделать вывод о том, что для полистиролбетона плотности 800-1450 кг/м3 выявлена повышенная прочность на осевое растяжение сравнительно с ячеистым безавтоклавным бетоном и керамзитобетоном в том же диапазоне плотностей.

Полученные экспериментальные значения выше на 20-40% аналогичных показателей установленных СНиП 2.03.01-84* для легких бетонов. Данное свойство конструкционного полистиролбетона объясняется тем, что гранулы полистирольного заполнителя также вносят свой вклад в восприятие действующих на образец растягивающих напряжений. Прочность на растяжение при изгибе полистиролбетона растет с повышением его прочности на сжатие, но с увеличением прочности соотношение Rизг/Rсж уменьшается. Однако в целом этот показатель у полистиролбетона выше, чем у обычных легких, а также ячеистых бетонов. На основе экспериментальных данных получены рациональные составы полистиролбетона по прочностным характеристикам и средней плотности, разработаны математические зависимости прочностных характеристик от технологических факторов. Прочностные показатели данных рациональных составов рекомендуются для учета при проектировании изделий из конструкционного полистиролбетона.

В четвертой главе приведены результаты натурных экспериментов по определению деформативных свойств конструкционного полистиролбетона рациональных составов, дается характеристика, а также описание примененной методики проведения экспериментальных исследований. Получены новые экспериментальные данные о трещиностойкости, начальном модуле упругости, предельных деформациях сжатия и растяжения, усадке, ползучести и температурных деформациях. Начальный модуль упругости полистиролбетона и коэффициент Пуассона определялся по методике, принятой в ГОСТ 24452-80.

В задачу исследования входило уточнение расчетных формул для определения начального модуля упругости полистиролбетона в исследуемом диапазоне плотностей.

На рисунке 3 показана зависимость между плотностью и модулем упругости для конструкционного полистиролбетона и ячеистого бетона.

Рис. 3 - Зависимость модуля упругости от его плотности для

конструкционного полистиролбетона и ячеистого бетона

Измерения деформаций призм производились согласно ГОСТ 24544-81*. Значение модуля упругости при растяжении ПСБ плотности 700-800 кг/м3 на 30% ниже, чем для керамзито- и керамзитоперлитобетона той же прочности на сжатие, но более высоких плотностей.

Статистическая обработка экспериментальных данных свидетельствует о том, что для полистиролбетона в диапазоне плотностей 800-1450 кг/м3 нормировать Eb по единой с керамзитобетоном зависимости невозможно.

Полистиролбетон, начиная с плотности 875 кг/м3 до плотности 1250 кг/м3, имеет модуль упругости на 20% ниже, чем у ячеистого бетона. Хотя зависимость для ячеистого бетона строилась по средним значениям, взятым из СНиП 2.03.01-84*, а отклонение от среднего значения для модуля упругости ячеистого бетона до 20% нормами допускается.

По результатам проведенных экспериментов для конструкционного полистиролбетона в диапазоне плотностей от 900 до 1500 кг/м3 формула зависимости начального модуля упругости Еb от плотности b и кубиковой прочности на сжатие Rm может быть скорректирована и примет такой вид:

Еb = 1235b (5)

Коэффициент вариации величины статического модуля упругости серий из 3 образцов-призм одного состава полистиролбетона составил 8 17%.

Условная предельная деформативность автором данной работы определялась индикаторами часового типа МИГ и МИГП с ценой деления 0,001 мм в процессе испытаний прочности на осевое сжатие образцов-призм из полистиролбетона.

В результате экспериментов, проведенных в ходе работы, значения предельных деформаций сжатия для конструкционного полистиролбетона в диапазоне плотностей от 1000 до 1500 кг/м3 составили 1,8-1,4 мм/м, а значения предельных деформаций растяжения составили 0,18-0,12 мм/м.

По данным проведенных нами экспериментальных исследований необходимо заметить, что предельная сжимаемость и предельная растяжимость полистиролбетона в диапазоне исследуемых плотностей от 800 до 1000 кг/м3 явно не зависят от его прочности на осевое сжатие. В диапазоне исследуемых плотностей от 1000 до 1500 кг/м3 определение предельной сжимаемости и предельной растяжимости конструкционного полистиролбетона возможно по обобщенной формуле для легких бетонов, предлагаемой в Европейских нормах СЕВ и FIP.

Начальный коэффициент поперечной деформации конструкционного полистиролбетона (коэффициент Пуассона) на заполнителе из доменного гранулированного шлака составил для класса В7,5 – 0,23, а на заполнителе из кварцевого песка составил 0,21 и незначительно превышает коэффициент Пуассона тяжелого бетона. Установлено, что величина коэффициента Пуассона почти не зависит от прочности полистиролбетона.

На основании данных экспериментальных значений коэффициента Пуассона и, исходя из предпосылок теории упругости, можно сделать выводы, что:

- чем однородней гранулометрический состав оптимальной фракции гранул вспененного полистирола в 2-5 мм используемого в качестве основного заполнителя, при их равномерном распределении по объему растворной матрицы, тем меньше деформативность и выше прочность конструкционного полистиролбетона под действием длительной нагрузки.

- характер работы полистиролбетона при действии постоянной длительной нагрузки отличается от хорошо изученного характера работы тяжелого бетона и керамзитобетона. Дополнительным фактором, повышающим деформативность материала, являются особенности его трехфазной композитной структуры.

Коэффициент линейной температурной деформации полистиролбетона на доменном гранулированном шлаке в диапазоне плотностей от 1000 кг/м3 до 1450 кг/м3 составил от 5,5 до 10,2 10-6 К-1. Коэффициент линейной температурной деформации полистиролбетона на кварцевом песке в диапазоне плотностей от 1000 кг/м3 до 1500 кг/м3 составил от 6,5 до 11,7 10-6 К-1.

Исследование температурных деформаций конструкционного полистиролбетона, проведенное по методике НИИСФ, разработанной для ячеистых бетонов, привело к разработке эмпирических формул для вычисления коэффициента температурной деформации (в первом приближении) в интервале температур от – 40 до + 80 0 C в зависимости от влажности по объему (%) и температуры (t):

bt- = 8,04+0,366+0,0042+(0,064-0,004+0,00022)t,

bt+ = 8,04-0,189+0,0052+(0,064-0,005+0,00072)t. (6)

Нижний температурный предел, который выдерживают гранулы пенополистирола без особых изменений, составляет - 180 0С. Учитывая, что температурное расширение гранул пенополистирола в структуре растворной матрицы весьма незначительно, следует отметить, что на практике он выдерживает все температуры, которые имеют место в типовом строительстве.

Исследования усадки и ползучести проводились в период с декабря 2003 по ноябрь 2008 гг. на серии образцов-призм. Деформации усадки полистиролбетона, измерявшиеся в течении 200 суток, в заданный момент времени t вычислялись по формуле:

S (t, tW) = S (, tW) [1- e – s (t – t w)], (7)

где S (, tW) – предельное значение относительной деформации усадки с момента начала высыхания полистиролбетонного образца.

Ползучесть испытывалась в установках пружинного типа, по методике принятой для испытания образцов призм из ячеистого бетона в лабораторном помещении с контролируемыми показателями по влажности и температуре. Более значительно деформации ползучести способствуют крупные поры, образующиеся в цементном камне вокруг гранул полистирола различного фракционного состава.

Результаты измерений значений ползучести полистиролбетона и ячеистого бетона для сравнения приведены в табл.2.

Таблица 2 – Результаты испытаний по определению ползучести полистиролбетона плотностью 1000 кг/м3

№ п.п Наименование показателей ПСБ на кварцевом песке ПСБ на доменном граншлаке Ячеистый бетон
1 Кубиковая прочность в МПа 9,8 10,7 8,2
2 Призменная прочность в МПа 7,2 8,4 6,8
3 Степень обжатия образцов 0,6Rразр 0,6Rразр 0,6Rразр
4 Напряжение, действующее в образцах-призмах в МПа 9,6 8,1 7,6
5 Упругие деформации при загружении образцов у 0,210 0,240 0,280
6 Деформации ползучести при загружении образцов в мм/м 0,024 0,028 0,036
7 Деформации ползучести от длительного загружения призм на все время испытания в мм/м 0,265 0,321 0,41
8 Полные деформации ползучести полз в мм/м 0,289 0,349 0,440
9 Полные деформации образцов у +полз = в мм/м 0,499 0,589 0,720
10 Отношение полных деформаций ползучести к упругим 2,38 1,45 1,57
11 Отношение полных деформаций ползучести к полным 0,579 0,592 0,610
12 Отношение упругих деформаций к полным деформациям образца 0,42 0,41 0,39
13 Наибольшая мера ползучести 2,86 3,05 3,2


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.