Description

Ю. Чжан (Assoc. Prof. Yu Zhang) с коллегами в рамках работы над проектом, финансируемым Национальным фондом естественных наук Китая, накопила много интересных экспериментальных работ о характеристиках микроструктуры, механических свойствах, высокотемпературном поведении теплоизоляционного переработанного агрегатного бетона; их экспериментальные результаты могут служить очень хорошими исходными данными для численного моделирования и использоваться для корректировки модели для случая теплоизоляционного переработанного агрегатного бетона. В свою очередь российская сторона обладает огромным опытом моделирования механических свойств бетона при комбинированных (высокоскоростных, температурных, ультразвуковых) нагрузках. Экспериментальные исследования могут служить очень хорошими исходными данными для численного моделирования и использоваться для корректировки модели для случая теплоизоляционного переработанного агрегатного бетона. Чтобы добиться создания модели, необходимо обсудить режим действия и параметры модели трехполюсной связи, определить основные допущения и упростить метод, установить математическую модель теплоизоляционного переработанного агрегатного бетона (RATIC) в условиях эффекта мультипольной связи, а затем реализовать численное исследование всего процесса термического деградации теплоизоляционного переработанного агрегатного бетона (RATIC).

Layman's description

В проекте при высоких температурах на микро и макро уровнях исследуются прочностные свойства переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными полыми шариками. Мезорегулирующая функция легких, высокопрочных, внутренне пористых и термически устойчивых полых стеклянных шариков могут улучшить сопротивляемость бетона к высоким температурам. В различных температурных режимах подробно изучается влияние различных переработанных крупнозернистых агрегатов, объемной доли стеклянных полых шариков на мезоструктуру переработанного агрегата на статическую прочность бетона. На основе структурно-временного подхода с учетом поврежденности проводятся разработки аналитической модели деградации механических свойств переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными шариками, после воздействия высоких температур, в которой основное внимание уделяется использованию хорошей тепловой инерции стеклянных полых шариков для изменения механических свойств бетона после высокотемпературного воздействия. Исследуется соответствующая взаимосвязь между сжимающей прочностью, фрактальной размерностью мезоструктуры и температуры на основе структурно-временного подхода. Исследовано влияние переработанного агрегата и волокна на критическое напряжение разрушения исходного бетона с природным агрегатом на основе критерия инкубационного времени.

Key findings for the stage (summarized)

Были получены сегментированные изображения пор и трещин переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными полыми шариками, с помощью разработанного улучшенного алгоритма анализа изображений, основанного на пороговом методе и методе роста области. Было выявлено, что фрактальные размерности, полученные с помощью собственной программы расчета размеров ящиков MATLAB, позволяют лучше отражать распределение внутренних пор и трещин после воздействия высоких температур.
Был проведен анализ повреждения мезоструктуры, напрямую отражающий качество макромеханических свойств бетона. Было показано, что воздействие высокой температуры непосредственно приведет к дальнейшему ухудшению внутренних повреждений мезоструктуры в разрабатываемом бетоне. Была предложена модель термического повреждения, чтобы охарактеризовать взаимосвязь между прочностью на сжатие, фрактальной размерностью и температурой переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными полыми шариками. Было предложено использовать кинетическое описание критерия инкубационного времени, предложенного в работе Петровым и Каштановым (Kashtanov and Petrov 2006. Kinetic Description of Incubation Processes under Dynamic Fracture. Doklady Physics. 10.1134/S1028335807050072). Было подтверждено, что модель имеет высокую точность и может лучше прогнозировать механические свойства переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными полыми шариками, после высокотемпературной обработки.
Была представлена аналитическая модель деградации механических свойств переработанного теплоизоляционного бетона, усиленного стеклянными полыми шариками, после воздействия высокой температуры, которая сосредоточена на использовании хорошей термической инерции стеклянных полых шариков для улучшения деградации механических свойств бетона после воздействия высокой температуры. Это исследование имеет большое значение для того, чтобы предложить строительный материал с превосходной прочностью и превосходными характеристиками теплостойкости, обеспечивающий новое решение недостатков пожаров в высотных зданиях, таких как быстрое распространение огня и трудности с тушением пожара.

Структурно-временной подход разрушения используется для прогнозирования теоретических зависимостей критического напряжения разрушения от скорости деформации. С помощью структурно-временного подхода сравниваются теоретические зависимости прочности бетона с различными комбинациями природных и переработанных агрегатов от напряжения и скорости деформации.
Влияние формы волокон на чувствительность к скорости напряжения/деформации стального и синтетического армированного бетона анализируется с помощью построенных теоретических зависимостей в соответствии с предложенным критерием. Более длительное инкубационного времени и более высокая динамическая прочность наблюдаются в бетоне, армированном спиральными волокнами.
Конкурентный эффект прочности для переработанных бетонов и бетонов, армированных фиброй, выявлен с помощью пересечения теоретических зависимостей прочности от скорости. Показано, что зависимости прочности бетона с различным содержанием наполнителей и заполнителей от скорости напряжения/деформации могут быть рассчитаны с использованием только двух параметров материала. Сравнение материалов при динамических нагрузках может быть проведено путем оценки инкубационного времени разрушения с достаточной степенью достоверности. Кроме того, сравнение инкубационного времени разрушения позволяет адекватно сравнить чувствительность материалов к скорости и предсказать эффект конкуренции по прочности. Предложенный подход к определению инкубационного времени легко применим в инженерной практике и может быть полезен при разработке стандартов для динамических испытаний бетона.

Динамическое разрушение горных пород было рассмотрено с точки зрения силового и энергетического предельных критериев, сформулированных по структурно-временному подходу. Были проанализированы скоростные зависимости вязкости разрушения при изменяющейся длине разреза в образце и работы разрушения. Было получено, что инкубационное время не зависит от длины разреза при испытании образцов на трехточечный изгиб. Это позволяет уменьшить количество динамических экспериментов для оценки инкубационного времени. Было дано сравнение инкубационных времен мрамора, вычисленных по скоростным зависимостям вязкости разрушения и работы разрушения.

Academic ownership of participants (text description)

Селютина Нина Сергеевна - руководство проектом, постановка задач, разработка аналитической модели деградации перерабатываемого теплоизоляционного бетона, написание статей (60%)
Смирнов Иван Валерьевич - участие в разработке аналитической модели деградации перерабатываемого теплоизоляционного бетона, исследование динамических эффектов разрушения переработанного теплоизоляционного бетона (30%)
Михайлова Наталья Валерьевна - участие в разработке критериев разрушения (5%)
Евстифеев Алексей Дмитриевич -участие в разработке критериев разрушения (5%)

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

Разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

Разрешается
Short title21-51-53008 ГФЕН_а
AcronymRFBR_NSFC_2021 - 1
StatusFinished
Effective start/end date13/01/2125/12/21

Documents

ID: 72740534