Crack поведении вблизи арматуры в железобетонных конструкций
Используемые в настоящее время методы проектирования прогнозировать, что трещины шириной в бетонную поверхность значительно возрастет с бетона. Требования, касающиеся ограничения трещины шириной поэтому затрудняют использование больших конкретные покрытия, которые в противном случае желательно уменьшить коррозии арматуры. По этой причине было бы более актуальными для использования ширины трещины в непосредственной близости от арматуры в качестве индикатора.
В настоящей работе экспериментальных исследований по изучению, как различные параметры влияют на трещины на усиление уровня представил. Аксиально нагруженный конкретные призмы с центральной арматуры были проверены методом, который позволяет косвенно исследовать трещины шириной около подкрепления. Бетонные покрытия, бар диаметра и качества бетона были разнообразны. Результаты испытаний показывают, что трещины рядом с баром влияет лишь в ограниченной степени бетона, бар диаметра и качества бетона, а также тот факт, что стали стресс является доминирующей параметров.
Ключевые слова: коррозии покрытия; трещины (ов); подкрепления.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важных факторов, определяющих прочность бетонных конструкций коррозии арматуры; для предотвращения деградации связанные с ней, желательно использовать большое бетонное перекрытие. Пока конкретных близко к арматуры не зависит от карбонизации и хлоридов достичь не стали, риск коррозии является очень низким. За без трещин бетона, времени т карбонизации, хлоридов и других вредных веществ для достижения подкрепление пропорции к квадрату расстояния от surface.1 прочность структуры бетона 50 мм (2,0 дюйма) является Поэтому почти в три раза выше, чем эквивалентные структуры бетона 30 мм (1,2 дюйма). Большое бетонное перекрытие также возможные задержки трещин после расщепления коррозии процесс пошел.
Выражение для времени т, описанный выше, подходит для процессов, регулируемых диффузии через покрытие, но риск коррозии может быть также связано с воздействием через трещины в бетоне. Последний механизм не совсем понятен, но исследования показывают, что коррозии зависит от ширины трещины в течение первых 4 лет во влажной наружного климата, а после 10 лет, коррозии minimal.2-5 Одним из объяснений этого может быть, что цинковых уплотнение трещин. Для небольших трещин на молодой бетон, бетон способен исцелить себя. Исследование 35-yearold строительство доков, с частями подвергается влажной наружного климата, брызги, и части ниже уровня моря, также показывают, что трещины шириной до 0,4 мм (0,016 дюйма) мало влияет на corrosion.6
Многие структурные коды обычно требуют, чтобы ширина трещины на поверхности бетона должна быть ограничена. Для открытых структур, таких, как мосты, важной причиной трещины управления для предотвращения коррозии арматуры. Если бетонная крышка увеличилось, некоторые используемые в настоящее время методы проектирования позволит прогнозировать, что трещина шириной в конкретных увеличение поверхности значительно. Таким образом, требования, касающиеся ограничения трещины шириной затрудняют использование больших конкретные охватывает, если общая сумма трещины арматуры значительно увеличилось. Последний не может быть оправдано по ряду причин, таких, как нехватка пространства или уменьшить работоспособность. Эта проблема в области дизайна был также обсужден Frosch, 7 который заявил, что конструкция с толстыми конкретные охватывает был "невыполнимы" используют более ранние версии ACI кодекса. Это привело к введению новых правил для контроля трещин в 1999 издание ACI 318,8
Существующая практика дизайна для контроля трещин шириной раскрытия трещин считает только на бетонную поверхность. Что касается риска коррозии, трещины в непосредственной близости от арматуры должны быть более актуальными. Результаты испытаний в ряде researchers9-16 показывают, что ширина трещины в примерно в два раза трещины близко к поверхности заготовки для нормальной толщины слоя бетона. Трещины рядом с баром в этих работах были измерены 0 до 10 мм (от 0 до 0,4 дюйма) с поверхности заготовки и конкретные крышки от 20 до 75 мм (от 0,8 до 3 дюймов). Испытания Tammo и Thelandersson16 также показывают, что трещины шириной около бара укрепление было менее подвержено воздействию изменения в бетонное перекрытие, чем трещины на поверхности бетона. Эти обстоятельства указывают на предположение, что более рационального подхода к контролю трещины в бетонных конструкциях может позволить разработчикам использовать больший бетона без нежелательных последствий, касающихся коррозионной трещины по инициативе или большое количество трещин подкрепления.
Важно также проанализировать другие последствия трещины, где ширина трещины в может быть решающим. Помимо коррозии, трещин также связаны с эстетикой и риск деградации путем замораживания и оттаивания-действий. Ширина поверхности трещины имеют важное значение для человеческого восприятия качества и безопасности конструкции. Мнения разделились, как трещина шириной влияет сопротивление замораживания и оттаивания-действий. Теоретически, давление со свободной воды могут замерзнуть в больших трещин и привести к ухудшению бетона. Существует, однако, никаких доказательств того, что ширина поверхностных трещин влияет на устойчивость к замораживанию и оттаиванию-акция для реальных структур.
В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований трещина шириной около подкрепление под воздействием стресса стали, бетона, бар диаметра и качества бетона. Нелинейного поведения связи в зоне вблизи трещины имеет важное значение для связи между стрессом и стали трещины шириной около бара, а также на бетонную поверхность. Механизмы, лежащие в этой проиллюстрированы результаты расследования.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
При проектировании железобетонных конструкций, трещины в ширину нередко сводится к снижению риска коррозии стали. Современные методы дизайна предсказывают, что трещины шириной сильно возрастать с бетона, что приводит дизайнер использовать небольшой бетонный крышки. Это может быть контрпродуктивным, поскольку конкретные покрытие также служит защитой от коррозии подкрепление. В данной работе представлены исследования, в отличие от современных методов проектирования, фокусируется на щель шириной около подкрепления. К этому подходу, железобетонных конструкций, могут быть защищены с большим охватывает без увеличения риска коррозии, трещин.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Аксиально нагруженный конкретные призмы с центрального бара укрепления были проверены, как показано на рис. 1. Два диаметра [фи прямо] из арматурного проката (12 и 16 мм [0,47 и 0,63 дюйма]), а три различных конкретных охватывает С (30, 50 и 70 мм [1,2, 2,0 и 2,8 дюйма]) были использованы . Стороны квадратного сечения призмы в различных испытаний приведены в таблице 1. Призмы с длиной 500 мм (19,7 дюйма) были использованы для образцов с конкретными охватывает от 30 до 50 мм (1,2 и 2,0 дюйма), а длина 1000 мм (39,4 дюйма) был использован для конкретных крышка 70 мм (2,8 дюйма). Чем больше длина бетона, 70 мм (2,8 дюйма), была выбрана для получения новых трещин в середины длины образца, которые не могли быть получены при длине 500 мм (19,7 дюйма). Напряженность была применена непосредственно к арматурного проката при перемещении управления с движением 0,42 мм / мин (0,017 дюйма / мин) и скольжения стержня, измеренное по отношению к бетонной поверхности в конце призмы, как показано на рис. 2. Конкретные призмы были загружены до стресса стали достигала 400 МПа (58 KSI).
После первоначальной загрузки до стресса стали 400 МПа (58 КСИ), нагрузка циклическое пять раз между 400 и 200 МПа (58 и 29 KSI), чтобы исследовать влияние переменной нагрузкой. Стали стресс был получен путем деления измеряется сила натяжения с номинальной площади арматуры. Этот метод испытания также описана в номер 16. Аксиально нагруженный конкретные призмы были призваны представлять растянутой зоне усиленного пучка при изгибе ..
Подкрепления качества B500B с характерным пределом текучести 500 МПа (72,5 KSI). Фактической осевой жесткости Е. подкрепления была определена путем измерения напряжения на три отдельных баров для каждого измерения под напряжением. Осевой жесткости Е. 23,323 MN (5,248 Все укрепления использоваться для испытаний, из той же отгрузки.
Два конкретных качеств, C20/25 и C40/50, были использованы для проведения испытаний на исследование влияния качества бетона. Сжимающей силы ГЦК и расщепление растяжение ПКТ силы были определены в результате тестов, на 150 мм (5,9 дюйма) кубов на 28 дней. Средние значения для куба силы приведены в таблице 2. Стандартное отклонение х годах между куб сильные стороны партий было меньше 6 МПа (870 фунтов на квадратный дюйм) для бетонных смесей. Подробная информация о бетонной смеси приведены в таблице 3. Сразу же после заливки, опытных образцов были покрыты мокрой тряпки и водонепроницаемыми запечатанном пластиковая пленка до тестирования 28 дней.
Скольжение на панели концы образца измерялась два линейных дифференциальных переменной преобразователей (LVDTs) (точность 0,001 мм [3,9 бар поверхности для определения перемещения по отношению к точке на панели 70 мм (2,8 дюйма) с бетонной поверхности конца, как показано на рис. 2. Металлическая труба была ножей приклеен к бетонной поверхности конца так что положение может быть определено с высокой точностью. Среднее значение двух датчиков LVDT была исправлена для удлинения бар на 70 мм (2,8 дюйма) длиной, на основе приложенной нагрузки и измеренная величина ЕА за решеткой. Измеряется скользит относительное различных должностях на торцевой поверхности предназначены для представления поведения в одной из граней в уже существующие трещины. К этому подходу, скольжения, измеренный относительно точки, расположенные на определенном расстоянии от поверхности арматурного проката может рассматриваться как половина ширины трещины, как показано на рис. 2. Измеряется скольжения, в два раза и называется фиктивной ширина трещины на расстоянии от поверхности арматурного проката обозначается ва.
В этом исследовании, расстояние было 4,5 или 11 мм (0,177 или 0,433 дюйма) от номинальной поверхности ребристой баре, где [прямой фи] / 2 от центральной оси стержня. Следует отметить, что возможные взаимодействия между двумя сторонами в реальном трещины и последствий их неровности и шероховатости не были захвачены этим методом испытаний ..
Дополнительные датчики LVDT были установлены для измерения скольжения по отношению к внешней поверхности бетона на образце заканчивается. Опорных точек состоял из двух пластин, наклеенных на продольной поверхности призмы на концах образца, как показано на рис. 2. Средний показания этих приборов были использованы аналогичным образом, чтобы определить фиктивных поверхности трещины wsurf, который был напрямую сравнивать с фиктивными ва ширины трещин на расстояниях из бара. В большинстве испытаний, измерений и ва wsurf были определены для обоих концов образца, давая два результатов по каждой трещины в образце. В некоторых ранних испытаний, скольжения измерялась в один конец образца только и для некоторых образцов, измерения wsurf также не включены для некоторых тестов, как это показано в последнем столбце таблицы 1.
Трещины обычно разрабатываются в midpart большинства образцов в процессе начальной загрузки, и это, очевидно, изменили трещины расстояния. В некоторых из этих испытаний, ширина этой трещины называется сокр была измерена с датчиками LVDT на сторонах образца, как показано на рис. 1. По непрерывного мониторинга напряжения и нагрузки, можно было наблюдать, как фиктивный ва трещины шириной и wsurf были затронуты изменениями в трещину, когда расстояние между трещинами развиваться в образце.
МЕХАНИЗМ растрескивания ПОВЕДЕНИЕ
Результаты две отдельные экземпляры конкретных охватывает от 50 до 20 мм (2,0 и 1,2 дюйма), соответственно, на рис. 3 (а) и (б). Реакция этих образцов характерно для всех тестов и обсудить более подробно в настоящем документе. Каждая кривая получена от среднего арифметического двух чтениях LVDT на противоположных сторонах образца. Цифры показывают фиктивные ширина трещины W11 и wsurf вместе с сокр ширина трещины. Crack ширины W11 и wsurf были определены как в верхней и нижней части образца и как результаты отображаются на рис. 3 (а) и (б).
Для образца с 50 мм (2,0 дюйма) крышкой (рис. 3 (а)), по-трещины, разработанных в середине образца на стресс стали около 300 МПа (43,5 KSI). До того, как W11 и wsurf показать нелинейное возрастание со стальными стресса. Трещины на единицу изменения напряжения стали изменения, уровень стресса и могут быть объяснены с помощью нелинейного отклика в связи зоне вблизи концов образца. После образования трещины на середины длины образца, трещины расстояние уменьшается, а темпы роста в фиктивных трещин становится значительно меньше. Перераспределение напряженного состояния происходит с развитием новых трещин и приводит к временному снижению стали стресс. Трещин в середине образца начинается с одной стороны, с последующим распространением через поперечное сечение. Это приводит к временной эксцентриситета которые могут повлиять на связь зоне рядом с концами и может повлечь за собой резкое увеличение поверхности трещины wsurf без повышения стали стресс, как показано на рис.
4. Этот эффект намного более или незначительна трещины W11 рядом с баром. Для стали напряжениях выше крекинга напряжение 300 МПа (43,5 KSI), фиктивные wsurf ширина трещины больше, чем ширина трещины образуются при середины длины образца, сокр. Это различие может быть объяснено и беспорядок, созданный в связи с образованием новых трещин. Гладкая поведение наблюдается и для образцов с меньшим крышка 30 мм (1,2 дюйма) (рис. 3 (б)). В этом случае, более чем один трещины, образовавшиеся вдоль образца, и меньшей размерности следует, что эксцентриситеты в трещины не нарушить связь зоны сколько-нибудь существенно. Другие соображения, такие как материальная собственность изменения, эксцентричность расположения стальной прут по отношению к центру образца, могут также способствовать наблюдаемое поведение крекинга ..
Образцов поведения на рис. 3 (а) и (б), в некоторой степени связана с конкретной установки теста, который используется в данной работе и в целом не может быть преобразована в структурах на практике. Балки на изгиб, вероятно, не зависит от эксцентриситета в той же степени, как аксиально нагруженный призм. Тем не менее, непрерывное перераспределение напряженного состояния, когда новые трещины образуются с соответствующими воздействие на местную связь зон вблизи трещин, во многих случаях иметь место в реальных структурах. Тот факт, что ответ существенно отличается для заполнения трещин шириной около бара по сравнению с поверхностных трещин также представляющим общий интерес, и обсуждается более подробно в следующем.
Изменение ширины трещины с расстоянием от поверхности заготовки показан на рис. 5 (а) (с) для испытаний прутка диаметром 16 мм (0,63 дюйма); C40/50 бетона, и охватывает 30, 50 и 70 мм (1,2, 2,0 и 2,8 дюйма), соответственно, . Каждая точка диаграммы происходит от линии регрессии результатов из нескольких образцов. Количество тестов в каждом случае приведены в таблице 1. Моделирование испытание с использованием трехмерной линейной упругой анализ методом конечных элементов с жесткой связи между сталь и бетон дает профиля на торцевой поверхности образца, что согласуется с результатами теста при очень низких напряжений только стали (примерно до 50 МПа [7250 фунтов на квадратный дюйм]). Для достижения более высокого напряжения, трещины на поверхности wsurf растет гораздо быстрее, чем трещина шириной около бар (w4.5 или W11). Это объясняется нелинейного поведения и постоянного уничтожения в связи зоне вблизи концов образца. Наблюдаемая ширина трещины оцениваются по 4,5 мм (0,177 дюйма) с панели увеличивается очень мало, а более или менее постоянной, стали стресс увеличивается с 300 до 400 МПа (43,5 на 58 KSI) ..
Результаты на рис. 5 (а) (с) можно объяснить, глядя на поведение конкретных рядом с баром в конце образцов. Малый наклонной трещины развивались в баре интерфейс на более высоких напряжений стали, как показано на рис. 6, и связь была постепенно ослабевает настолько, что перемещение панели по отношению к смещению внешней бетона повышается. Перемещения по отношению к конкретным рядом с баром, однако, была значительно ниже, из-за малого диагональные трещины. Это произошло потому, что конкретные рядом с баром была отделена от остальной части бетона и более или менее бар, когда она была вытащил на сталь напряжений. Такое поведение было проверено в течение нескольких испытаний, если контейнер с phenoftalein была установлена вокруг бара на верхнем конце образца в процессе загрузки. Трещины зоны был цветной, как показано на рис. 7, где узор наклонных трещин четко видны. Хотя размер и топологии трещин за конус очень неопределенным, эти трещины во всех случаях должно быть меньше, чем трещины на поверхности бетона ..
Еще один интересный вопрос заключается в том нелинейных ответ в связи с зоны поперечных трещин по всему бару постоянной или нет. Результаты испытания одного образца с 70 мм (2,8 дюйма) покрова на рис. 8 (а) и (б). В этом тесте, следующий протокол испытаний последовало.
1. Первоначальная загрузка на стальном нагружении 400 МПа (58 КСИ);
2. Велоспорт между 400 и 200 МПа (58 и 29 КСИ) четыре раза,
3. Полная выгрузка из 400 МПа (58 KSI).
Рис 8 () показывает, как фиктивный ширина трещины W11 развивает в ходе этого процесса в зависимости от напряжения стали на обоих концах образца (верхний и нижний). Для начальной загрузки до 400 МПа (58 KSI), W11 увеличено до примерно 0,17 мм (0,0070 дюйма). После четырех циклов между 400 и 200 МПа (58 и 29 KSI), W11 была более или менее неизменной на уровне верхней и нижней заканчивается. После полной разгрузки, W11 почти вернулся к нулю, а остаточная стоимость лишь около 0,01 мм (3,9 Рис 8 (б) показывает развитие фиктивных wsurf ширина трещины на поверхности бетона в том же порядке. Увеличение wsurf в велосипедных между 400 и 200 МПа (58 и 29 KSI) вполне умеренные, но остаточной стоимости после полной разгрузки равна 0,12 мм (0,0047 дюйма). Это свидетельствует о том, что трещина шириной около бара, казалось, более или менее замкнутых после разгрузки, а трещины на поверхности бетона была выполнена лишь частично закрыт. Трещины рядом с баром, W11, был, очевидно, менее чувствительны для повторного изменения стали стрессу, чем трещины на поверхности бетона, wsurf.
Влияние различных переменных на развитие трещин
Переменных, таких как бетон с крышкой, диаметром бар [прямо фи], а также конкретные качества влияют на развитие фиктивных трещин при росте цен на сталь стресса. Регрессия кривые разработаны с целью представить среднем реакция несколько тестов, чтобы определить влияние различных параметров. Эти регрессии кривые показаны на рис. 9 (а) и (б) и рис. 10 (а) и (б). R2 значения регрессии во всех случаях выше, чем 0,6, которые могут рассматриваться в качестве приемлемой для надежные результаты. В случаях, когда кривые демонстрируют переход из эксцентриситетов создается, когда трещины по форме образцов, результаты представлены две отдельные линии регрессии определяется до и после скачка. Это показано на рис. 9 и 10, а разрывы в кривых (см. также рис. 3, где это явление более очевидно).
Сравнивая рис. 9 и 10, можно увидеть, что трещина шириной W11 рядом с баром заметно меньше wsurf на бетонную поверхность во всех случаях, что еще раз подтверждает результаты рис. 5 (а) (с). Небольшой бетонный конус, изображенного на рис. 6 и 7 следует натянутый бар до некоторой степени и сводится на рост трещины рядом с баром для высококачественной стали напряжений. Этот эффект отсутствовал wsurf трещины на поверхности бетона. Различия между трещины шириной W11 рядом с баром и wsurf ширины трещин на поверхности бетона, следовательно, увеличилось со стальными стресс независимо от бетона, бетона, а также бар диаметре.
Влияние бетона
Цифры 9 (а) и (б) показывают, что фиктивные трещины W11 в непосредственной близости от панели зависит от конкретного с корки до некоторой степени, но относительное влияние намного меньше, чем ожидалось, из формул для трещины предсказания, данного в некоторых кодов. Смена покрытия от 30 до 70 мм (от 1,2 до 2,8 дюйма) вызвало увеличение от 50 до 60% в W11 на сталь напряжение 400 МПа (58 KSI), и меньше на более низких уровнях напряжения. Фиктивных трещины w4.5 пострадал даже не столько конкретные крышки, как показано на рис. 5 (а) (с). Влияние покрытия было более выраженным на трещины на поверхности бетона, wsurf, где трещины шириной высшего напряжения стали почти в два раза, когда покрытие увеличилось с 30 до 70 мм (от 1,2 до 2,8 дюйма), как показано на рис. 10 (а) и (б).
Бетонные покрытия могут иметь два последствия конкретных ширина трещины поверхности:
1. Образование неоднородной лицо трещины причины больших ширины трещины на поверхности бетона для увеличения конкретные крышки, как показано на рис. 6;
2. Большой конкретные охватывает побудить большее расстояние трещины, что приводит к большей ширины поверхности трещины.
Тестовой системе было не очень типичное для данного макета реальных структур, потому что короткие образцы не дали реалистичный шаг трещины. Трещины рядом с подкреплением регулируется главным образом местных нелинейного отклика в зоне связи передачи вблизи трещины, которая определяет распределение напряжений сцепления, стали стресс и скольжения стержня по отношению к треск лицо. Результаты исследования показали, что этот локальный сдвиг для данной стали стресса, пострадавших от конкретных покрывают лишь в ограниченной степени, см., например, рис. 5 (а) (с). Изменения в чехле пострадавших трехмерных конкретного распределения напряжений в зоне передачи и, следовательно, нелинейный отклик в этой зоне, но этот эффект, как представляется, весьма ограничены. Кроме того, трещины интервал может повлиять на распределение напряжений в зоне передачи облигаций, но это не очень вероятно, что этот эффект вполне достаточно, чтобы сделать вывод, что трещины расстояния следует рассматривать в качестве доминирующего параметра трещина шириной около усиление ..
Текущий прогноз формулы трещины в CEBFIP Модель Code17 и Еврокод 218 основаны на предположении, что расстояние между трещины является наиболее значимым параметром, определяющим ширину поверхности трещины. Неделю трещины в этих кодов определяется соотношением вида
WK = ср, макс (
где ср, макс максимальное расстояние трещины;
Деформации Кроме того, трещины интервал предполагается пропорциональное [прямой фи] / Как переменной области укрепления и Ар является эффективным конкретные области, которые для проведения испытаний, представленные здесь равна сечению образца. Для элементов на изгиб, а также осевые напряжения, эффективного AEF области сильно зависит от конкретного покрытия, подразумевая, что предсказал трещины существенно возрастает с увеличением бетона. Эта модель также предсказывают, что трещины в значительной степени влияет прутка диаметром, который находится в противоречии с текущим результатом теста. Для сравнения моделей, используемых в КСР МФП Типовой кодекс и Еврокод 2 с настоящим испытаний значение, поскольку модель базируется на понятии призму эффективного AEF области и для элементов при изгибе.
В недавней работе Beeby14 выразил точку, что отношение [прямо фи] / Нынешние испытания подтверждают это. Кроме того, Gergely Lutz19 и обнаружили, что соотношение между [прямой фи] / Gergely и Lutz19 формула является чисто эмпирическим на основе наблюдаемых ширина трещины при изгибе, и это не имеет отношения к сравнить трещины шириной под осевую нагрузку с этим.
В 1999 году Code8 ACI изменения в формулу для трещины контроля путем введения упрощенного варианта крекинга модели, разработанной Frosch.7 модели, представленной Frosch7 начинается с основным соотношением, уравнение. (1), игнорируя конкретные деформации Broms.11 К этому подходу, ограничение поверхности ширина трещины Предполагается, что достигается за счет ограничения расстояния между арматуры. Руководящего трещины контроля в МСА 318-998 не делает различий между внутренней и внешней погодными условиями, а также ограничение ширины трещин в основном, не мотивированы риск коррозии арматуры. Crack ограничения по ширине в коде мост AASHTO сих пор базируется на эмпирических Gergely и Лутц relation.19
Дестфано др. al.20 сделал численное исследование параметров расстояние трещины и трещины шириной, и получены выражения для расстояния трещины и трещины в зависимости от различных параметров конструкции. По данным этого исследования, размер бетона не влияет на расстояние трещины или трещины.
Для аксиально нагруженный призмы (с одним 16 мм [0,63 дюйма] бар) типа исследованных в данной работе, предсказал поверхности трещины увеличивается с коэффициентом 4,3 за CEBFIP Модель Code17 и 3,5 для Еврокод 218, когда покрытие увеличивается от 30 до 70 мм (от 1,2 до 2,8 дюйма). Расхождение между этими двумя кодами само по себе показывает, что это вопрос, который не решен международным научным сообществом. В ходе испытаний этот показатель составлял порядка 2 на высоком уровне стали стресс и в меньшей степени стали ниже напряжения (см. рис. 10 (а) и (б)).
Влияние прутка диаметром
Прутка диаметром был умеренный эффект на трещины на поверхности бетона, wsurf, но этот эффект увеличивается с стали стресс. Чем больше прутка диаметром 16 мм (0,63 дюйма) дал большую трещину шириной меньше, чем прутка диаметром 12 мм (0,47 дюйма) в то же самое напряжение стали, как это наблюдается на рис. 10 (а) и (б). Трещины рядом с баром W11 для бетона C20/25, однако, противоположное поведение, так что W11 был немного больше для небольшой бар, чем 16 мм (0,63 дюйма) бар для высококачественной стали напряжений (см. рис . 9 ()). Для высшего качества конкретных C40/50, W11 был несколько выше на 16 мм (0,63 дюйма), чем 12 мм (0,47 дюйма) прутка диаметром. Для трещины на поверхности бетона, wsurf, где большее влияние прутка диаметром можно увидеть на рис. 10 (а) и (б), эффект может быть объяснен тем, что трещины образовались при середины длины образца при больших прутка диаметром, но не для испытаний 12 мм (0,47 дюйма) баров.
Влияние качества бетона
Качество бетона не оказывает существенного влияния на наблюдаемые ширины трещины, ни рядом с баром, ни на бетонную поверхность. Причина этого заключается в низкой корреляции качества бетона и прочности. Это находится в согласии с большинством код расчетные формулы, где прочность бетона оказывает весьма незначительное влияние.
Обсуждение последствий РЕЗУЛЬТАТЫ
Вопрос о том, как прогнозировать ширины трещин в железобетонных конструкциях прежнему является предметом обсуждения, после десятилетий исследований по этому вопросу, о чем свидетельствует ответ на документ Beeby.14, 15 Прогнозирование формул, используемых в практике на основе полуэмпирических подхода и проверки в отношении измерения ширины трещин на поверхности бетона конструкции. Основной трудностью является большой изменчивостью как расстояние трещины и трещины наблюдаются именно таким образом. Далее было показано (см., например, обзор Beeby14) ряд исследователей, что ширина трещин в районе арматурного проката значительно меньше, чем ширина трещины на поверхности бетона.
В настоящем исследовании, изменение ширины трещины с расстоянием в строке была исследована в предположении, что в конце поверхности аксиально нагруженный призмы один центральный бар представитель одной лицо (фиктивного) трещины. Исследование с помощью этого метода подтверждает, что трещина шириной значительно уменьшается с уменьшением расстояния из бара. Разница между трещины на поверхности бетона и трещины рядом с баром с увеличением стали стресс. Это объясняется нелинейного поведения и разрушения связей зоны вблизи концов образца, как показано на рис. 6. Подобное поведение можно ожидать и в реальной трещины, особенно после повторной загрузки. Это разрушение приводит к наклонной микротрещин в зоне связи, а также конкретных сегментов вблизи зоны связи на торце будет следовать бар перемещения на более высоких нагрузок. Таким образом, очевидно ширина трещины рядом с баром довольно небольшой, которое измеряется на методы, используемые в данном исследовании, а также в предыдущих исследованиях других researchers.9-14 Кроме того, было найдено в настоящем исследовании, что трещина в районе Бар закрывается почти полностью, когда напряжение в баре будет удален.
Техника для измерения ширины трещин на поверхности бетона и предполагая, линейные распределения деформаций для оценки ширины трещин в стали в случае изгиба вводит в заблуждение, в частности, стали высокого напряжения. Это связано с нелинейного поведения в связи зоны и формирования конкретных конуса, как показано на рис. 6 и 7 ..
Эти выводы адрес фундаментальный вопрос Насколько актуален трещины на поверхности как индикатор риска коррозии стали? Ответ на этот вопрос в том, что ширина трещины в довольно бедной меры для этой цели. Это будет зависеть от различных параметров проектирования (бетона, бар диаметра, и стали стресс) таким образом, что не отражает риск заражения подкрепления правильно. Настоящее исследование также показало, что эффект от перераспределения напряжений начала, когда трещины образуются и в других частях структуры могут увеличить ширину поверхности трещины, без необходимости изменять условия вблизи арматуры. Дополнительные испытания и численный анализ Однако необходимо, чтобы обеспечить полное понимание того, как трещины рядом с баром зависит от различных параметров.
Даже если трещины рядом с баром с трудом поддается измерению, по-видимому, более соответствующих использовать это в качестве индикатора, если вопрос, чтобы избежать коррозии. Это также может быть поставлена под сомнение, поскольку микрорастрескивания в связи зоне высоких напряжений стали означает, что панели могут быть более подвержены, например, хлоридов, чем это указано в щель шириной около бара. Результаты данного исследования показывают, что при современном состоянии искусства, было бы столь же или более соответствующих просто использовать сталь напряжение в трещины, как мера потенциального уровня воздействия на укрепление щели. Такое упрощение означает, что ни бетона или прутка диаметром повлияет на результат, если все остальное остается без изменений. Это отчасти поддерживается настоящего исследования, в котором указывается совершенно ясно, что ущерб в связи зоне вблизи трещины и потенциальный уровень воздействия на данном уровне стали стресс влияют очень мало изменений в диаметре бар и бетона.
Результаты на рис. От 8 до 10 показывают, что трещины рядом с баром в основном зависит от существующего напряжения стали и не столько о конкретных покрытия и бар диаметре. Это означает, что модели в КСР-МФП Модель Code17 и Еврокод 218 не отражают влияние конструктивных параметров, таких как бетон и прутка диаметром в соответствующие пути, и эти коды сделать его более сложным в использовании толстых охватывает на практике. Это способствует дизайн железобетонных конструкций таким образом, что увеличивает стоимость, но не улучшить прочность.
Рассмотрим, как, например, железобетонной балки или плиты на изгиб, который разработан с определенных с прикрытием для подкрепления. Кроме того, предполагается, что структура проверяется на трещины, чтобы критерием в этом отношении является выполнено достаточное количество арматуры. Затем, предположим, увеличение крышку с Новый расчет ширины трещин на основе нынешних принципов будет показано, что критерий трещины контроля больше не выполнили, если количество арматуры значительно увеличилось. Это часто приводит дизайнера к выводу, что крышка не может быть увеличена в конце концов. Увеличение растительного покрова потенциал для воздействия вблизи арматуры лишь незначительно, о чем свидетельствует данное исследование. Большие охватывает как таковой, может, с другой стороны, как ожидается, обеспечить более эффективную защиту усиление путем предотвращения попадания хлора и сатурации перед достичь арматуры в разделах без трещин железобетонных конструкций, как показывает Tutti.1 общее впечатление , в связи с результатами настоящего исследования, и разошлись во мнениях о риске трещин, является то, что увеличение покрытия, при всех прочих параметров неизменными, приведет к более прочной структурой, чем оригинал ..
ВЫВОДЫ
Следующие выводы можно извлечь из экспериментальных исследований, представленные в настоящем документе:
1. Ширина трещин в железобетонных увеличивается с расстоянием от арматуры к свободной поверхности;
2. Очевидной ширина трещины рядом с баром будет увеличиваться очень мало на высоких напряжений стали, поскольку конкретные сегменты вокруг бара будет следить за перемещением бар;
3. Ширина трещины рядом с баром гораздо менее подвержены воздействию изменения в бетонное перекрытие и бар диаметра, чем ширина трещины на свободной поверхности бетона;
4. Ширина поверхности трещин слабо коррелирует с условиями воздействия в баре уровне, что может быть одной из причин, почему многие исследования показывают, слабая корреляция между коррозии и ширины поверхности трещины и
5. Было бы в равной степени или более соответствующих просто использовать сталь напряжений в трещины, как мера потенциального уровня воздействия на укрепление сквозь щели, без учета конкретных крышку и стали диаметром.
Эти выводы из тестов на аксиально нагруженный образцов с центрального бара друга, где поведение на трещины представляют измерения бар скольжения по отношению к различным точкам на торцевой поверхности. Тогда предполагалось, что в конце поверхность представляет собой один из двух лицах в трещины. Исследование структуры при изгибе должны быть выполнены, чтобы увидеть, в какой степени результаты могут быть обобщены на более реалистичных структур.
Авторы
Авторы хотели бы выразить свою признательность М. Крон, Н. Олссон, и P.-O. Rosenkvist за их помощь в ходе экспериментальной работы.
Ссылки
1. Tutti, К., "Коррозия стали в бетоне", CBI исследовательский 4,82, Стокгольм, Швеция, 1982, 468 с.
2. Schiessl П., "Zur Frage дер zul
3. Schiessl П., "Einfluss фон Риссен ауф умереть Dauerhaftigkeit Stahlbeton фон-унд Spannbetonbauteilen," Deutscher Ausschuss f (В Германии)
4. Биби, AW, "Защита от коррозии арматурной стали в бетоне и его связь с крекинг", Инженер, В. 56А, № 3, март 1978, с. 77-81.
5. Биби, AW, "Крекинг: Какие трещины границам For?" Бетон, июль 1978, с. 31-33.
6. Рем, G.; N (На немецком)
7. Frosch, RJ, "Прочность контроля Crack из железобетона," Проектирование и строительство способами с целью смягчения крекинг, SP-204, Е. Nawy, под ред. Американские бетона институт Farmington Hills, MI, 2001, с. 135-154.
8. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-99) и Комментарии (318R-99)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1999, 391 с.
9. Watstein Д., и Матей Р., "Ширина трещин в бетоне на поверхности арматурной стали оценивать с помощью растяжение образцов Бонда", ЖУРНАЛ ACI, Труды В. 56, № 7, июль 1959, стр. 47. -56.
10. Хусейн С.И., Ferguson, ТЧ, "Поперечники трещины при изгибе в бары железобетонных балок," Доклад исследований Нету 102.1F, Центр по шоссе, Университет Техаса в Остине, Остин, штат Техас, июнь 1968.
11. Бромсом, B., "Crack Ширина и Crack Расстояние в железобетонных Участники" ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 62, № 10, октябрь 1965, с. 1237-1255.
12. Илстон, JM, и Стивенса, РФ, "Долгосрочные крекинг железобетонных балок," Труды Института гражданских инженеров, часть II, научных исследований и теории, В. 53, 1972, с. 445-459.
13. Yannopoulus, PJ, "Об изменении бетона шириной раскрытия трещин через бетонное перекрытие на усиление", Журнал конкретных исследований, 147 №, 1989, с. 63-68.
14. Биби, AW, "Влияние параметров [прямой фи] /
15. Биби, AW, дискуссии на тему "Влияние параметров [прямой фи] /
16. Tammo, К., и Thelandersson, S., "Crack Открытие Рядом арматуры в железобетонных конструкций", Железобетона, № 4, декабрь 2006, с. 137-142.
17. Комит Евро-International-дю-Бетон ", КСР-МФП Типовой кодекс 1990," Вестник d'информации № 213/214, Лозанна, Швейцария, 1993, 490 с.
18. Еврокод 2, "Проектирование железобетонных конструкций-Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий", PrEN 1992-1-1, ЕКС, 2003, 225 с.
19. Gergely П., Луц Л. А. Максимальная ширина трещин в железобетонных изгиб Участники ", причины, механизм и контролю трещин в бетоне, SP-20, американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 1968, стр. 87. -117.
20. Дестфано, RJ; Эванс, J.; Тадрос, МК и ВС, C., "Прочность контроля Crack в бетонных конструкциях моста," Труды 3-я Международная Sympoisum на высокопрочный бетон, Орландо, Флорида, 2003, 12 с.
Кристиан Tammo является аспирант отдела строительной техники, Университет Лунда, Лунд, Швеция, где он также получил степень магистра в 2003 году.
Свен Thelandersson является профессором зданий и сооружений в Лундском университете и получил степень доктора наук в 1974 году.