Page 41 - Zmist-n3-2015-new

беню, розрізняють мікроструктуру – структура цементного каменю; мезострук-
туру – структура цементно-піщаного розчину; макроструктуру – структура систе-
ми щебінь–цементно-піщаний розчин (рис. 1).

Рис. 1. Структура бетону: 1 – щебінь; 2 – цементно-піщаний розчин; 3 – пісок;
4 – цементний камінь; 5 – мікротріщини; 6 – пори.
Fig. 1.Concrete structures: 1 – gravel; 2 – cement-sand mortar; 3 – sand;
4 – cement stone; 5 – microcracks; 6 – pores.
Кожна з названих структур вносить свій вклад у міцність бетону. На основі
експериментів та аналізу структур бетону [8] запропоноване співвідношення, що
виражає міцність бетону на розтяг
m c
R = А R = А А R× 2 × , (1)
1 bt
bt
1
bt
де А А – безрозмірні коефіцієнти, що враховують якість макро- та мезострук-
,
2
1
m c
тури бетону відповідно; R bt , R – границі міцності цементно-піщаного розчину
bt
та цементного каменю відповідно. Крім цього, це співвідношення вказує на те,
що міцність бетону за розтягу залежить від параметрів макро- та мезоструктур
бетону А 1, А 2. У традиційних бетонах ці параметри змінюються в межах 0,5…1,5
і залежать від розмірів, міцності та якості підготовки заповнювачів (щебеню, піс-
ку). Із співвідношення (1) випливає також, що міцність бетону значною мірою
зумовлена міцністю цементного каменю. Цементний камінь має капілярно-по-
ристу будову із розміром пор до 100 mm. Його міцність на розтяг та стиск визна-
чають за кількістю пор у структурі та їх розмірами.
Вплив пор на міцність цементного каменю з позицій механіки руйнування та
методів статистики показано в монографії [9]. Отримано [10] розрахункову фор-
мулу, що визначає міцність цементного каменю залежно від кількості пор у мате-
ріалі. Використано припущення про правомірність заміни стохастичного розмі-
щення пор у цементному камені регулярним.
У структурі цементного каменю розрізняють дві групи дефектів: округлі –
типу порожнин (пори) і гострокінцеві – типу тріщин. До останніх також можна
віднести пори з тріщинами на контурі. Між цими достатньо крупними дефектами
містяться також дефекти субмікроструктури розміром 0,1…1 mm, які не братиме-
мо до уваги, вважаючи матеріал у цих об’ємах однорідним.
Зазначені дефекти структури цементного каменю відіграють різну роль під
час деформування і руйнування матеріалу за розтягу і стиску. Гострокінцеві є ви-
значальними в умовах розтягу матеріалу, оскільки викликають високу концент-
рацію напружень в околі вершин, внаслідок чого відбувається руйнування. Ок-
руглі дефекти, навпаки, є достатньо безпечні за розтягу, а в умовах стиску ініці-
юють зони напружень розтягу, де і з’являються тріщини вже за навантажень, що
становлять 50% від руйнуючих [10].
Розглянемо деформування цементного каменю за одновісного розтягу. Мо-
делювання реалізуємо в межах двовимірної моделі тіла. Тріщини та пори з трі-
40