Применение демпфирующих добавок-наполнителей

Технология приготовления бетона и его структура определяют надежность и долговечность сооружения. Оптимизация всей совокупно- сти: «состав – технология – структура – свойства» позволяет повысит эффективность производства бетонных изделий и конструкций. В связи с этим управление структурообразованием бетона приобретает перво- степенное значение.

Для управления структурообразованием необходимо представ- лять механизм формирования и разрушения элементов структуры бетона.

Существует прямая связь между спецификой структуры бетона и механикой его разрушения. Следовательно, можно получить важную информацию о путях управления структурообразованием бетона, выяс- нив связь между механизмом формирования, разрушения и структурой,

обращая особое внимание при этом на вопросы торможения процессов разрушения.

Бетон, в силу неоднородности цементного камня, а также качест- ва и распределения заполнителей, представляет собой неоднородную структуру.

Известны исследования по оценке влияния некоторых факторов, обусловливающих неоднородность цементного камня и бетона, на ме- ханизм разрушения и прочность. Возможны некоторые способы воздей- ствия на твердеющие системы в процессе их приготовления и обработки с целью улучшения структурных характеристик и основных физико- механических свойств. Одним из таких способов воздействия, наряду с известными случаями использования химических добавок, является введение в бетон дисперсных минеральных добавок-наполнителей.

При этом из значительного количества хорошо известных доба- вок-наполнителей можно выделить группу минеральных добавок, отли- чительным признаком которых являются их пониженные жесткостные характеристики.

Введение в бетон таких добавок, снижающих концентрации на- пряжений на границе раздела фаз с различными упругими свойствами, существенно уменьшает размах колебаний и пределы изменения макси- мальных и минимальных деформаций и напряжений в процессе разру- шения бетона.

Механизм действия этих добавок состоит в том, что на пути рас- тущей трещины возникает энергетический гаситель в виде микровклю- чения. Это включение не способно отдавать полученную энергию, за- траченную на его деформирование. Тем самым уменьшается энергия роста трещины и релаксируются перенапряжения в ее вершине. Исходя из механизма воздействия на процесс разрушения, добавки с подобны- ми свойствами были классифицированы П.Г. Комоховым как демпфи- рующие [15].

Благодаря наличию в структуре бетона упруговязких включений низкомодульных добавок демпфирующего действия как релаксаторов внутренних напряжений и энергетического гасителя трещины, обеспе- чивается не только повышение его статической прочности, трещино- стойкости и морозостойкости, но и выносливости, динамической проч- ности и ударостойкости, с ограничением возможности развития в нем усадочных деформаций. Начиная с классических работ Гриффитса, трещину рассматривают как элемент структуры материала, не являю- щимся изолированным в системе многочисленных дефектов структуры бетона.

В этом аспекте особенно важно оценить возможность торможе-

ния роста трещины через систему демпфирования в структуре бетона и сооружений в целом как процесса управления образованием и развити- ем трещины. А поскольку трещина – элемент структуры материала, то ей присущи вполне определенные регулируемые параметры демпфиро- вания (РПД), обеспечивающие зону пластической деформации в про- цессе развития трещины, что исключает хрупкое разрушение бетона.

Комоховым П.Г. предложена система регулируемых параметров демпфирования в бетоне на микро- и макроуровнях (рис. 1.).