Ползучесть клеевых бетонных соединений
Эпоксидные клеи находят все более широкое распространение в строительстве для омонолочивания стыков сборных железобетонных конструкций. С 1964 г. эпоксидные компаунды были применены при создании клееных стыков сборных предварительно напряженных железобетонных пролетных строений мостов через реки: Москва в районе Фили—Шелепиха, Дон в Ростове, Волгу в Ярославле, Оку у Каширы и Серпухова, Днепр в Днепропетровске и Волхов у Киришей. Правильная оценка долговечности таких сооружений требует тщательного изучения длительных процессов ползучести клееных стыков.
В МИИТе проведены длительные испытания клеевых бетонных соединении. Состав клея — компаунда ЭПЦ-1 (в вес. ч.): эпоксидная смола ЭД-5—100, полиэфир МГФ-9—25, кубовый остаток гексаметилеидиамин — 25 и цемент — 250.
Предварительно определены прочностные и деформативные характеристики компаунда ЭПЦ-1. Прочность при сжатии равнялась 860 кг/см2; модуль деформаций 11,7X10* кг/см2; полная деформации в момент разрушения 16%; упруго-эластическая трансформация 11%, вынужденно-эластическая деформация 5%; релаксация за 16 ч 20%. Прочность при изгибе составляла 450 кг/см2, модуль деформаций 3.7ХЮ3 кг/см2; прочность при растяжении 130 кг/см2; прочность при сдвиге 290 кг/см2; объемный вес 1,75 г/см3.
Для полного отверждения клеевые образцы прогревали в течение 24 ч при температуре 650С
Экспериментальные исследования механических свойств 14 составов эпоксидного клея, проведенные нами ранее [1], выявили высокую деформативность и релаксационную способность эпоксидных компаундов, что позволило ожидать более высокую ползучесть клея в сравнении с бетоном в клеевых бетонных соединениях.
Ползучесть клеевых бетонных соединений изучали при сжатии (образцы I и II серии), сдвиге со сжатием (III серии) и растяжении (IV серии). Все опытные монолитные и склеенные образцы изготовлены одновременно из цементного раствора состава 1:3с В/Ц=С,А с использованием цемента Подольского опытного завода НИИЦемента и вольского песка. Склеенные образцы состояли из двух растворных половинок, соединенных между собой горизонтальными (I, II и IV серии) пли наклонным (III серия) клеевыми швами толщиной 8 мм. При сжатии и сдвиге со сжатием испытаны образцы-призмы размером 10x10x30 см, при растяжении—“восьмерки” длиной 65 см и поперечным сечением SX8 см. Первые испытаны на 50-тонных пружинных прессах, вторые — разрывных рычажных машинах-стендах. Прочность, ползучесть и усадку клеевых швов и бетона изучали по результатам испытаний трех образцов-близнецов. Деформации ползучести определяли при сжатии и растяжении микронными индикаторами па базе 200 мм и при сдвиге двум и -кронными индикаторами на базе 130 мм. Испытания на ползучесть проводили при постоянной относительной влажности 83—85% и температуре воздуха 19—2ГС.
Для изучения влияния возраста клея, а следовательно, степени его отверждения на ползучесть клеевых бетонных соединений испытаны при сжатии в двух сериях 10 склеенных и 11 монолитных призм. К моменту загружения возраст клея в образцах I и II серий составил соответственно 7 и 300 сут.
Известно, что клей ЭПЦ-1 в возрасте 300 сут можно считать полностью отвержденным.
Бетонные образцы испытывали на выносливость ступенчатыми растягивающими нагрузками от 0,9 до 0.5 разрушающей Pp. Скорость нагружения принята 400-435 циклов и 1 минуту. Характеристика цикла задана равной Р —0.25.
Результаты изучении выносливости воздушно-сухих и водонасыщенных бетонов при растяжении (Rрр ), определяемом раскалыванием цилиндрических образцов.
Предел выносливости водонасыщенного бетона значительно ниже предела выносливости воздушно-сухого. Если пульсирующие растягивающие напряжения в бетоне (как в воздушно-сухом, так и в водонасыщенном состоянии) ниже предела выносливости, то он не разрушается, и его первоначальная прочность не снижается. Так, при числе циклов, равном для бетона воздушно-сухого хранения—26,0-10е и для водонасыщенного бетона—15,2-10" прочности на растяжение соответственно равны статической прочности 27,0 и 31,1 кг/см2. Если бетон подвергнуть растягивающему напряжению, превышающему предел выносливости, эти напряжения приводят к разрушению. Характерно, что в случае водонасыщенного бетона достаточно незначительно превысить предел выносливости, чтобы привести бетон к разрушению при сравнительно малом количестве циклов нагружении.
Характер разрушения образцов, испытанных на выносливость и статическую нагрузку, в основном одинаков. Однако при испытании динамической нагрузкой у опорных плит на торцах цилиндрических образцов наблюдалось появление трещин, которые с увеличением числа циклов развивались, в результате чего бетон отслаивался.
Следует отмстить, что разрушение цилиндрических бетонных образцов от растягивающих напряжений при испытании на выносливость наступает без шума. Объясняется это тем, что и сечении будущего разрыва в бетоне микротрещины от цикла к циклу постепенно развиваются [5] и бесшумно приводят к разрешению. Об этом свидетельствует и то, что на поверхности половинок расколовшегося цилиндра воздушно-сухого хранения обнаруживаются бетонные пылинки.
Причиной резкого снижения прочности при растяжении водонасыщенного бетона под динамическими нагрузками является в основном адсорбционное явление и результате проникновения влаги в микротрещины и ее раскалывающего действия. К тому же оказывает некоторое влияние и выщелачивание цементного камня в бетоне.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. Л. Гволдев. Развитие теории железобетона в СССР. «Бетон и железобетон». 1964
2. И. Л. Корчниский. Г. И. Беченсва. Прочность строительных материалов при динамических нагружениях. Стройиздат. М., 1900.
3. Т. П. Потапова. Обзор исследований по изучению прочности бетона при повторных загружениях. Труды ЦНИПСК. Сейсмостойкость крупнопанельных и каменных зданий. Стройиздат. М. 1907.
4. Т. С. Каранфилов. Усталость водонасыщенного бетона. «Гидротехническое строительство», 1967, М 9.
5. О. Я. Берг. О выносливости железобетонных конструкций.
Канд. техн. наук В. Д. ПАРФЕНОВ
журнал бетон и железобетон 1969