Page 121 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 691.5
ПРОГНОЗУВАННЯ ТРІЩИНОСТІЙКОСТІ ЦЕМЕНТНОГО КАМЕНЮ
ТА ФІБРОБЕТОНУ

В. П. СИЛОВАНЮК, Р. Я. ЮХИМ, Н. А. ІВАНТИШИН, А. Є. ЛІСНІЧУК
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Запропонована розрахункова модель для прогнозування тріщиностійкості волок-
нистих композитів, створених на основі цементної матриці. Встановлено основні
чинники, що формують опір композитного матеріалу поширенню у ньому тріщини.
Отримано просту інженерну залежність для розрахунку характеристики тріщино-
стійкості K IC , яка дає можливість цілеспрямовано формувати оптимальний склад
композита.
Ключові слова: тріщиностійкість, цементний камінь, мікроволокна, базальтова
фібра, фібробетон.

Одним із основних критеріїв у сучасних підходах під час вибору конструк-
ційних матеріалів є їх тріщиностійкість. Для бетону характеристики тріщиностій-
кості особливо важливі, оскільки це крихкий матеріал і руйнується він, як прави-
ло, внаслідок поширення тріщини.
Зазвичай, досліджуючи тріщиностійкість бетонів, абстрагуються від їх
структурної неоднорідності, вважаючи матеріал суцільним і однорідним [1–6].
Такий підхід до визначення тріщиностійкості бетону конкретного складу дає,
безумовно, достовірні результати. Однак на їх основі неможливо прогнозувати
зміну тріщиностійкості матеріалу за зміни параметрів однієї з фаз.
Для проектування нових із наперед заданими службовими властивостями ком-
позитних матеріалів на основі бетонної матриці важливе значення має встанов-
лення кореляційних аналітичних залежностей для прогнозування та оцінювання
тріщиностійкості цих матеріалів за механічними та геометричними параметрами
їх структурних складників (пор, наповнювачів, армувальних елементів). Такі за-
лежності дають можливість цілеспрямовано формувати оптимальний склад ком-
позита із заданими службовими характеристиками, зокрема, тріщиностійкістю.
Тріщиностійкість цементного каменю. Встановимо спочатку тріщиностій-
кість зв’язуючої фази композитного матеріалу – цементного каменю. Його основ-
ними дефектами є пори, розміри яких можуть змінюватись у широких межах від
кількох мікрон до міліметра. Фронт макротріщини в такому матеріалі проходить
через пори, внаслідок чого вершина тріщини затуплена з радіусом кривизни мак-
симальних характерних пор r (рис. 1).
Тріщина відриву поширюватиметься за умови, що деформація e y в її околі
досягне граничного значення e c. Деформацію на продовженні початково уже за-
тупленої порами макротріщини встановимо на основі таких міркувань. Дефор-
мація уявного включення з нульовими пружними модулями, що заповнює фізич-
ну тріщину в точці x = а – r може бути виражена залежністю
2r+d dy  d 
ln 1 +
e = ∫ =   , (1)
y
2r y  2r 

Контактна особа: А. Є. ЛІСНІЧУК, e-mail: dniprovets14@gmail.com
120