Трещиностойкость железобетонных балок с армированным полимерным покрытием
Полимерные покрытия положительно влияют на прочность и деформативность бетона и железобетона [II]. Исследованиями установлено, что повышение трещиностойкости бетона под полимерным покрытием происходит в результате увеличения прочности бетона на растяжение при диффузии полимера в поры бетона и включения покрытия в работу на растяжение, а также снижения начальных усадочных напряжении при изоляции пленкой, препятствующей неравномерному высыханию бетона.
Кроме того, наблюдается повышение растяжимости бетона под покрытием, причем с увеличением жесткости покрытия растут и предельные деформации растяжения. Для балок с полимерными покрытиями из эпоксидной смолы, армированной стеклотканью, предельные деформации растяжения оказались в 3—6 раз больше, чем контрольных балок.
В МИИТ изучили трещиностойкость железобетонных балок с полимерным покрытием из армированных мастик на основе модифицированных эпоксидных смол, обладающих более высокой прочностью и модулем упругости. В состав мастик вводили фурфуролацетон ФА и дициклокарбонат (модификаторы), каучук (пластификатор) и кварцевую муку; содержание эпоксидной смолы составляло 28—30% массы мастики.
Для армирования использовали однн- два слоя стеклосеток, металлические сетки, минеральные волокна, арматурные стержни и проволоку. Прочность мастик на растяжение—10—14 МПа, адгезия к бетону выше прочности бетона на растяжение, а прочность на растяжение армированной мастики — 66—110 МПа, модуль упругости соответственно составил 3—5-103 и 1,5— 3-I04 МПа.
Железобетонные балки размером 105Х20ХЮ см изготовляли из тяжелого бетона марок М350—М400; продольная рабочая арматура — 201ОА-Ш и 2,012А-Ш.
Армированное полимерное покрытие образовывалось в сериях I и V только на ннжннх гранях балки, в остальных— на ппжней и боковых гранях на 0,25—0,5 высоты балки.
Для оценки трещиностойкости балок измеряли деформации бетона и полимерного покрытия в растянутых волокнах. Тензорезисторы с базой 50 мм полностью перекрывали зону чистого изгиба. В балках серий I и V боковые поверхности были открыты и за образованием трещин наблюдали с помощью лупы Брниеля.
В балке серии IV с полимерным покрытием из мастики, армированной двумя слоями стеклосетки, нарастание деформаций в бетоне растянутой зоны идет непрерывно на всей длине зоны чистого изгиба, а разброс значений показаний приборов значительно меньше, чем в контрольных балках-—до нагрузки 2PSS20 кН коэффициент вариаций — 0,149—0,176; далее 0,282— 0,486.
Образование первой трещины в бетоне зафиксировано при нагрузке 2Р — = 70 кН. Трещина в полимерном покрытии возникла над трещиной в бетоне при 2/J=100 кП, других трешин в полимерном покрытии не обнаружено вплоть до разрушения балки при 2Р = = 117 кН. После испытания полимерное покрытие сняли с поверхности балки, других трещин в бетоне не было.
В балках серии V е полимерным покрытием из мастики, армированной 206A-I, нарастание деформаций в бетоне растянутой зоны происходило непрерывно, разброс значений показаний приборов меньше, чем в балках серии- IV. Коэффициент вариаций при 2P=S 20 кН — 0,156...0,164; дал 0.292.0,324.
В балках серий IV и V адгезионная связь полимерного покрытия с поверх ностыо балки ие нарушалась вплоть до исчерпания несущей способности. Полученные опытные данные по показаниям тензорезисторов и визуальным наблюдениям позволяют предположить развитие значительных пластическнх деформаций в растянутом бетоне. Условием для получения этого эффекта является связь бе)
тона с упругой подложкой, воспринимающей значительную долю усилия в сечении (в экспериментальных балках продольная арматура и полимерное армированное покрытие). (1
Переломы на графиках нарастания деформаций возникли не в результате трещинообразования, а благодаря нарастанню пластических деформаций в бетоне [2]. Момент образования трещин в бетоне по данным опытов в балках о армированным покрытием оказался в 4—5 раз больше, чем в контрольных, а момент трещнпообразования в полимерном покрытии в 1,2— 3 раза выше, чем в бетоне. Момент трещинообразования;, вычисленный по формулам СНпП 11-21-75 с учетом сопротивления покрытия, значительно отличается от опытных данных.