Научно-экспериментальные основы оптимизации состава, структуры и механических свойств бетонов по параметрам трещиностойкости и акустической эмиссии

• Автор: Перфилов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 381 с. : ил.

1.1 Энергетический подход к разрушению материалов.

1.2 Критерий предельных напряжений

1.3 Деформационный критерий разрушения

1.4 Кинетическая природа разрушения.

1.5 Влияние скорости нагружения на процесс трещинообразования бетонов

1.6 Выводы по главе 1. Научная гипотеза

Глава 2. Материалы, применяемые для исследований,

и их структурные характеристики.

2.1 Характеристика исходных материалов

2.2 Исследование пористой структуры бетонов.

2.3 Количественная оценка пористости исследуемых

видов бетонов с учетом влияния различных факторов
2.4 Определение водонепроницаемости бетонов.
2.5 Выводы по главе 2.
Глава 3. Методы определения параметров трещинообразования и
разрушения бетонов
3.1 Выбор оптимальных методов определения
вязкости разрушения бетонов.
3.2 Модель микро и макротрещинообразования и разрушения бетонов.
3.3 Экспериментальные установки для определения параметров трещинообразования и разрушения бетоновИЗ
3.4 Выводы по главе 3.
Глава 4. Определение параметров трещиностойкости
в условиях стабильного характера разрушения
4.1 Докритический рост трещин в цементном камне,
растворе и бетоне.
4.2 Влияние различных факторов на образование
и развитие макротрещин в бетоне.
4.3 Выводы по главе 4.
Глава 5. Акустикоэмиссионный метод оценки трещинообразования
бетонов.
5.1 Преимущества метода акустической эмиссии при обнаружении и измерении параметров микро и макротрещин.
5.2 Акустическая эмиссия при деформировании и разрушении бетонов
5.3 Экспериментальные исследования параметров акустической эмиссии для количественной оценки трещинообразования бетонов
5.4 Выводы по главе 5.
Глава 6. Разработка и оптимизация составов, структуры за счет
количественной оценки трещиностойкости и разрушения бетонов по параметрам докритического подрастания трещин в образцах при различной скорости их напряжения
6.1 Определение параметров трещиностойкости
в условиях переменного напряжения
6.2 Влияние различных факторов на изменение трещиностойкости бетонов.
6.3 Влияние вида и состава бетона на изменение параметров трещиностойкости
6.4 Трещи но стойкость бетонов в условиях воздействия высоких температур.
6.5 Определение критической длины магистральной
трещины в бетоне
6.6 Блок схема разработки, оптимизации составов,
структуры и механических свойств бетона
6.7 Выводы по главе 6.
Глава 7. Прогнозирование разрушения разработанных составов
бетонов повышенной трещиностойкости
7.1 Комплексный подход к количественной оценке трещиностойкости и долговечности бетонов.
7.2 Расчт параметров трещиностойкости лгких жаростойких бетонов в зависимости от
температуры нагрева и нагрузки.
7.3 Прогнозирование срока службы бетонов
при устройстве фундаментов.
7.4 Оценка техникоэкономической эффективности
7.5 Рекомендации по определению параметров трещинообразования и разрушения бетонов
7.6 Выводы по главе 7.
Общие выводы
Библиографический список
Приложения
Введение


Леонович в книге 2 для оценки долговечности бетона предлагает концепцию накопления дефектов в структуре в виде пор, капилляров, трещин до критической концентрации. Автор в 2 использует представления о механизме приращения объема трещин в модели бетона. В качестве модели принята двухуровневая структура из цементной матрицы и дефектов структуры пустоты, поры, трещины, как результат внешних воздействий, который изменяет напряженнодеформированное состояние. Параметром трещиностойкости автор 2 считает коэффициент интенсивности напряжений, рассчитанный от начальной до критической концентрации напряжений при изменении температуры, состояния воды от пара до льда и коррозионных процессов см. Подобные заключения были сделаны и в других работах , . Автором 2 продолжено развитие физической модели кинетики разрушения структуры бетона, состоящей из зерен клинкера, мелкого и крупного заполнителей. Они связаны физическими, химическими и адгезионными процессами гидратации цемента и образования при этом пор, пустот, трещин. В этих дефектах возникают силы 2, способствующие появлению деформаций в цементной матрице. В данном случае 2, возможно определить Кс и К,1с для зерен цементной матрицы, а также деформативные и прочностные характеристики, параметры развивающихся трещин в бетоне под действием его влажности и температуры , ,2,. С.Н. Леонович 2 предлагает разделить все дефекты структуры на 5 типов на исходные и развивающиеся в результате различных воздействий. Первые 4 зависят от пористости и ее видов, а пятый от объемной доли заполнителей , ,2,4 6. В работах С. Н. Леоновича, Е. А. Гузеева, К. А. Пирадова, Л. А. Сейланова, В. И. Шевченко и других известных ученых разработаны зависимости силовых и энергетических параметров трещиностойкости уже подобранных и оптимизированных составов бетонов от прочности раствора, объемной доли заполнителей с различной плотностью и шероховатостью поверхности ,,. Однако, в этих работах исследованы характеристики трещиностойкости материалов только с позиций механики разрушения. Вопросы разработки составов и структуры тяжелых, легких и специальных видов бетонов с позиций комплексной оценки трещинообразования, включая положения механики разрушения, кинетической теории прочности, акустической эмиссии и других методов, не рассматривались. В бетоне, характеризующемся неоднородной структурой, разрушение, как правило, является упругопластическим и сопровождается предварительным развитием пластических деформаций вблизи концентраторов напряжений дефектов в виде трещин. Образующаяся пластическая зона перед вершиной трещины может иметь размеры соизмеримые с размерами дефекта или образца. В связи с этим, М. Я. Леоновым, В. В. Панасюком, а также Д. С. Дагдейлом и Уэлсом 1,0,4,7 была предложена новая модель разрушения упругопластических тел рис. Р
Рис. Согласно этой модели область пластической деформации в виде трещин разреза характеризуется постоянными для каждого материала напряжениями притяжения а0 противоположных сторон конической трещины. Раскрытие и дальнейший рост происходит в момент достижения трещиной критического размера 5С, являющегося постоянной материала. Рс ог0 x, 1. Откуда, 1. Дальнейшее развитие и обобщение деформационного критерия нашло отражение в работах А. Е. Андрейкива, А. Е. Морозова, В. В. Новожилова, Г. Распространение трещин зависит от напряженнодеформированного состояния твердого тела. Существует ряд математических методов решения плоских и пространственных задач с получением соответствующих ключевых уравнений теории трещин. При решении двухмерных плоских задач по определению напряженного состояния тел с трещинами используются методы Г. В. Колосова, Н. И. Мусхелишвили, Г. Н. Савина и др. Трехмерные задачи базируются на определении через гармонические функции нормальных и касательных напряжений основе решения парных интегральных уравнений решения осесимметричных задач с применением комплексного переменного решении пространственных задач методом конечных элементов и т. Вышеуказанные методы имеют свои ограничения, т. В связи с этим применяют приближенные интерполяционные зависимости.