» » Модуль упругости легкого бетона

Модуль упругости легкого бетона

20.04.2016

Многие экспериментальные значения начальных модулей упругости различных видов и модификаций легких бетонов на пористых заполнителях заметно отличаются от нормативных. Причем по мере накопления экспериментальных данных возрастает и количество противоречивых сведений. Следовательно, для уменьшения разнородности показателей необходимо типизировать структуру легких бетонов в зависимости от назначения конструкций, в которых они применяются, и технологии производства этих конструкций.
Значения объемной массы и начальных модулей упругости легких бетонов типизированных структур, рекомендуемых для применения в конструкциях крупнопанельных междуэтажных перекрытий, приводятся далее. Эти данные отражают зависимость между объемной массой указанных легких бетонов и их начальным модулем упругости, найденную экспериментальным путем.
Известный интерес представляет аналитическое выражение эмпирической зависимости модуля упругости от объемной массы и прочности легкого бетона. При использовании такой зависимости отпадает необходимость в интерполяции и облегчается оценка промежуточных значений по прочности.
Анализ зависимости величины модуля упругости от объемной массы, представленной в виде степенной функции E=Kγсух n(R—const), показал, что значение n, определенное на основании экспериментальных данных, в среднем близко к единице.
Этот вывод согласуется с данными Г.Д. Цискрели и А.Б. Пирадова, которые в своих формулах предложили принимать прямую пропорциональность между значениями объемной массы и модуля упругости легких бетонов. Указанные авторы по-разному оценивают зависимость модуля упругости легкого бетона от его прочности при сжатии: в формуле Г.Д. Цискрели принята пропорциональность модуля упругости прочности при сжатии в степени 1/3, в формуле Пирадова — степени 1/2.
Статистическая обработка экспериментальных данных, имеющихся в ЦНИИЭП жилища, дает промежуточное значение этого показателя степени, которое с некоторым округлением можно принять 0,4. Таким образом, была получена эмпирическая формула Eб = 11 γcyxR0,4.
Выведенная зависимость в основном обеспечивает хорошую сходимость расчетных значений с фактическими. Исключение составляют керамзитоперлитобетоны, для которых данная формула в большинстве случаев дает завышенные значения модулей упругости. Это отклонение можно учесть уменьшением коэффициента пропорциональности для данной группы бетонов с 11 до 9.
Величины модулей упругости тяжелых разновидностей бетонов на пористых заполнителях в большей степени зависят от значений объемной массы. Поэтому предложенная формула для этих видов бетона дает несколько заниженные значения модуля упругости. Это расхождение увеличивается с повышением объемной массы бетона. Следовательно, для указанных бетонов целесообразно принимать более высокое значение показателя степени. В соответствии с рекомендациями Европейской комиссии по бетону и железобетону (Е.К.Б) показатель степени при значении объемной массы можно принять в этом случае равным 1,5. Тогда, используя нормативные значения модуля упругости тяжелого бетона (СНиП II-B.1-62), величину модуля упругости бетона на пористых заполнителях с повышенным значением объемной массы можно определить из следующей зависимости:
Модуль упругости легкого бетона

где Eл.б и Ет.б — значения модуля упругости соответственно легкого и тяжелого бетонов; γл.б и γт.б — объемная масса соответственно легкого и тяжелого бетонов.
По многочисленным данным, среднее значение объемной массы тяжелого бетона в высушенном до постоянного веса состоянии составляет 2250 кг/м3, или 2,25 г/см3.
Следовательно, можно записать:
Модуль упругости легкого бетона

где γcyx — объемная масса легкого бетона в сухом состоянии, г/см3 или т/м3.
Эта формула обеспечивает хорошую сходимость с опытными данными лишь при высоких значениях объемной массы легких бетонов (шлакопемзобетон, керамзитобетон на кварцевом песке марки 200 и выше).
Рассмотренные формулы дают одинаковые величины модуля упругости при следующих значениях объемной массы легкого бетона: марки 100—1550 кг/м3; марки 150—1450 кг/м3; марки 200—1400 кг/м3; более высоких марок — 1350 кг/м3.
При меньших значениях справедлива формула Eл.б = 11 γcyx R0,4; при больших — Ел.б = 0,3 Eт.б γсух 1,5.
Следовательно, последняя формула может быть использована с указанными ограничениями для определения модулей упругости большинства видов конструктивных легких бетонов (особенно высоких марок).
Ввиду большого разнообразия свойств пористых заполнителей и бетонов на их основе конкретные значения коэффициентов и показателей степени, указанные в предложенных формулах, не во всех случаях обеспечивают высокую сходимость расчетных величин модулей упругости с опытными данными.
Указанные значения расчетных параметров были установлены нами на основании результатов исследований, керамзитобетона, перлитобетона и шлакопемзобетона. В других случаях расчетные параметры должны быть уточнены в соответствии с опытными данными.
Поэтому при нормировании значений модулей упругости различных видов легких бетонов их зависимость от прочности и объемной массы может быть представлена лишь в общем виде: Еб=КRmγсух n.
В этом случае вместо развернутых таблиц для легких бетонов на различных пористых заполнителях с различной объемной массой можно указывать только значения параметров К, m и n и границы их применения.
Значения коэффициента Пуассона для различных видов легких бетонов колеблются, по нашим данным, в пределах от 0,15 до 0,25, что в основном согласуется с результатами других исследований.
С увеличением отношения σ/Rпр значение коэффициента Пуассона возрастает и по некоторым данным может достигать 0,3.
Для решения задач в предположении упругой работы легкого бетона значение коэффициента Пуассона рекомендуется принимать μ=0,18.