Исследование влияния предыстории деформирования на усталостное сопротивление бетона и фибробетона

Цель работы заключается в экспериментально-аналитической оценке влияния предыстории нагружения на деформационный отклик обычных и фиброармированных бетонов. Исследования включали монотонные квазистатические и динамические испытания двух серий образцов. Механическим испытаниям предшествовал ультразвуковой и весовой контроль однородности по массе. Испытания контрольных призматических образцов велись в режиме постоянства скорости деформирования (0,004 мм/с) на комплексе Instron 5989 с автоматической записью деформаций, усилий, времени и энергии поглощения. Деформации в обоих направлениях измерялись на полной базе с помощью системных (Instron) экстензометров. В работе анализируются результаты экспериментальных исследований усталостного поведения обычного и фиброполипропилен армированного бетона, подвергнутого 2-этапным циклическим нагружениям различной амплитуды. В качестве контролируемых критериальных показателей малоцикловой усталости приняты показатели линейной и объемной деформативности. Усталостная устойчивость бетона и фибробетона оценивалась сравнением соответствующих критериальных параметров деформирования образцов при различных режимах циклических воздействий. При сравнительном сходстве динамики контролируемых параметров малоцикловой усталости имеются существенные отличия в количественных значениях. Установлено, что частота и последовательность умеренных (η ≤ R^ν   ) воздействий не оказывают существенного влияния на усталостное сопротивление. Поведение композита при высоких уровнях циклических воздействий зависит от предыстории деформирования.

1. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов: вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: монография. М.: АСВ, 2004. 563 с.

2. Барашиков А.Я., Шевченко Б.Н., Валовой А.И. Малоцикловая усталость при сжатии // Бетон и железобетон. 1985. № 4. С. 27–28.

3. Кузовчикова Е.А., Яшин А.В. Исследование влияния малоцикловых сжимающих воздействий на деформативность, прочность и структурные изменения бетона // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1986. № 10. С. 30–33.

4. Cachim P.B., Figueiras J.A., Pereira P.A.A. Fatigue behavior of fiber-reinforced concrete in compression // Cement and Concrete Composites. 2002. Vol. 24 (9). p. 211–217. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(01)00019-1

5. Lee M.K., Barr B.I.G. An overview of the fatigue behavior of plain and fiber reinforced concrete // Cement and Concrete Composites. 2004. Vol. 26. p. 299–305. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(02)00139-7

6. Paskova T., Meyer C. Low-cycle fatigue of plain and fiber reinforced concrete // Aci Materials Journal. 1997. Vol. 94 (4). p. 273–285.

7. Liu F., Zhou J. Research on fatigue strain and fatigue modulus of concrete // Advances in Civil Engineering. 2017. Vol. 2017. p. 6272906. https://doi.org/10.1155/2017/6272906

8. Kokneeva I.G. Cyclic testing of polypropylene fiber reinforced concrete // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 880. p. 012006. https://doi.org/10.1088/1757-899X/880/1/012006

9. Wang H.L., Song Y.P. Fatigue capacity of plain concrete under fatigue loading with constant confined stress // Materials and Structures. 2011. Vol. 44. P. 253–262. https://doi.org/10.1617/s11527-010-9624-6

10. Lubin Gao, Cheng-Tzu Thomas Hsu. Fatigue of concrete under uniaxial compression cyclic loading // Aci Materials Journal. 1998. Vol. 95 (5). p. 575–581.

11. Huang B., Li Q., Xu S., Zhou B. Effect of loading frequency on the fatigue behavior of ultra-high toughness cementitious composites in compression // 14th International Conference on Fracture (ICF 14). 18–23 June 2017, Rhodes. Rhodes: International Congress on Fracture, 2017.

12. Isojeh B., El-Zeghayar M., Vecchio F.J. Concrete damage under fatigue loading in uniaxial compression // Aci Materials Journal. 2017. Vol. 114 (2). P. 225–235. https://doi.org/10.14359/51689477

13. Von der Haar C., Marx S. A strain model for fatigue loaded concrete // Structural Concrete. 2017. Vol. 19 (2). P. 463–471. https://doi.org/10.1002/suco.201700029

14. Fangping Liu, Jianting Zhou. Fatigue strain and damage analysis of concrete in reinforced concrete beams under constant amplitude fatigue loading // Shock and Vibration. 2016. p. 3950140. https://doi.org/10.1155/2016/3950140