Исследование механизма образования трещин в строительных материалах |
По данным различных исследователей растущий кристалл льда может развить давление от 0,1 до 0,7 кгс/см2. Несмотря на это, разрушению подвергаются целый ряд строительных конструкций с достаточно прочными материалами. Этому в значительной мере способствует концентрация напряжений, вызываемая трещинами. Интенсивность роста микротрещин зависит от свойств материала, так как эти свойства определяют интенсивность концентрации напряжений в устьях трещины, модель которой представляет собой вытянутый эллипс, и в идеальной среде может быть вычислена по известной формуле (рис. 20)
Рис. 20 Модель трещины и односторонней вытачки, в основу которых положен эллипс с полуосями а и b:
где j - коэффициент чувствительности к надрезам и трещинам;
Все рассмотренное выше дает возможность сделать выводы о механизме разрушения увлажненных кирпича и бетона при многократном замораживании. В бетоне есть целый ряд дефектов, которые интенсивно развиваются при многократном замораживании воды. Объемный рост дефектов, представляющий собой пустоты и разрывы, происходит по закону, который может быть выражен следующей формулой:
п - количество циклов оттаивания и замораживания; Vо - начальный объем пустоты или трещины; к - коэффициент, учитывающий релаксацию деформаций, а также неполное развитие деформаций в связи с некоторой фильтрацией жидкости, находящейся под действием увеличивающегося объема замерзающей воды; Л - весовая часть замерзшей воды; 0,09 - коэффициент, отражающий увеличение объема воды при замерзании. Развитие трещин и пустот приводит к увеличению концентрации напряжений в устье трещины, достигающих своего максимального значения, равного 10-15, чем создается предпосылка для дальнейшего разрушения структуры кристаллизационным давлением воды (рис. 21).
Наличие структурных дефектов в глиняном кирпиче пластической формовки в виде трещин (свилей), которые возникают при формовке, низкая прочность материала глиняного кирпича полусухого прессования при растяжении, а также высокая микропористость способствуют внезапному разрушению конструкции на морозе при насыщении материала водой при кратковременном или частичном оттаивании конструкции. |