Коэффициент динамического упрочнения определяется как отношение динамической прочности материала к статической kд.у.=Rд/Rст. Он является безразмерной относительной величиной и позволяет наилучшим образом характеризовать сравнительное влияние различных факторов на динамическую прочность.
Экспериментально установлено, что сталефибробетон (СФБ) при растяжении имеет повышенный коэффициент динамического упрочнения по сравнению с неармированным бетоном (примерно на 13%). Косвенным доказательством повышенного k рд.у.сфб. могут служить результаты ударных и динамических исследований сталефибробетона при сжатии, когда ударная прочность оказалась в 2-5 раз выше, чем у бетона и железобетона, а при динамическом сжатии kсжд.у.сфб выше, чем у неармированного бетона на 2-11 %.
За исходную модель структуры армирования сталефибробетона применялась дискретно-вероятностная модель, согласно которой геометрические центры фибр равномерно распределены в объеме элемента, а различные направления их осей равновероятны. Расчетная схема растянутого сталефибробетонного элемента может рассматриваться как элемент со сквозной трещиной, берега которой соединены фибрами. При нагружении элемента растягивающими усилиями фибры в трещине имеют место продольные и поперечные смещения, величины которых зависят от свойств бетона и фибр, а также от геометрических параметров профиля фибр. Таким образом, в растянутом сталефибробетонном элементе с трещиной бетон, находящийся во впадинах профиля фибр, работает не на растяжение, а на сжатие и срез. В то же время известно, что бетон обладает различными коэффициентами динамического упрочнения при сжатии, срезе и растяжении, которые зависят от времени нагружения элемента t до разрушения.
В табл. приведены величины kрд.у.сфб , полученные при динамических испытаниях бетонных образцов стандартных размеров с процентом фибрового армирования 2%, длиной фибр - 80 мм и диаметром - 0,8 мм. Можно предположить, что на величину kрд.у.сфб оказывают влияние динамическое упрочнение материала фибр, повышенное внутреннее трение в СФБ и параметры профиля фибр, которые увеличивают верхний предел отношения kрд.у.сфб/ kрд.у.б.
Таким образом, СФБ при динамическом растяжении обладает повышенным kрд.у.сфб по сравнению с kрд.у.б, а механизм повышения величины kрд.у.сфб по сравнению с kрд.у.б объясняется работой бетона в СФБ элементах не на растяжение, а на сжатие и срез, при этом с увеличением прочности бетона величина kрд.у.сфб падает незначительно.
Таблица
|
Время нагружения, t, мс |
Сталефибробетон, kрд.у.сфб |
Бетон, kрд.у.б |
|||
|
марка бетона |
|||||
|
300 |
400 |
500 |
600 |
||
|
9 7 5 3 1 |
1,322 1,345 1,377 1,431 1,563 |
1,317 1,340 1,372 1,424 1,554 |
1,315 1,337 1,369 1,421 1,550 |
1,313 1,335 1,367 1,418 1,547 |
1,286 1,300 1,320 1,351 1,420 |