bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»10.31659/0005-9889-2022-612-613-4-5-46-51bzhb-88Research ArticleСтатьиСравнительный анализ расчета коэффициента интенсивности напряжений по результатам равновесных и неравновесных испытанийComparative analysis of calculation of the stress intensity factor based on the results of equilibrium and non-equilibrium testsСадовскаяЕ. А.SadovskayaE. A.

магистр

e-mail: elena_koleda@bk.ru 

Master

e-mail: elena_koleda@bk.ru 

elena_koleda@bk.ruЛеоновичС. Н.LeonovichS. N.

д-р техн. наук, профессор, иностранный академик РААСН

e-mail: snleonovich@yandex.ru, CEF@bntu.by 

Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Foreign Academician of RAACS

e-mail: snleonovich@yandex.ru, CEF@bntu.by 

snleonovich@yandex.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusБелорусский национальный технический университет; Qingdao University of TechnologyБеларусьBelarusian National Technical University; Qingdao University of TechnologyBelarus202219092023612-6134-54651Copyright © Садовская Е.А., Леонович С.Н., 20232023Садовская Е.А., Леонович С.Н.Sadovskaya E.A., Leonovich S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.bzhb.ru/jour/article/view/88

Исследовано практическое использование методов определения коэффициента интенсивности напряжений (КИН) при нормальном отрыве: внецентренное сжатие кубов с надрезами и четырехточечный изгиб балки с надрезом. При неравновесных испытаниях значение КИН рассчитывалось по величине разрушающей нагрузки. При равновесных испытаниях величина КИН определялась из полной равновесной диаграммы деформирования с учетом энергетических показателей разрушения. В испытании использовался нанофибробетон, в котором на уровне цементирующего вещества в качестве ингибиторов распространения трещин используются углеродные нанотрубки, а на уровне мелкозернистого бетона –  различные фибровые волокна макроразмера. В результате испытаний установлено, что методы определения КИН по кубам с надрезом и по диаграммам деформирования показали хорошую степень сходимости. Фибровое армирование оказывает влияние на вязкость разрушения наноцементного композита, причем высокомодульная фибра оказывает большее влияние по показатель вязкости разрушения, чем низкомодульная. Коэффициент интенсивности напряжений является хорошим показателем для сравнения разных типов фибрового армирования по их влиянию на вязкость разрушения.

The practical use of methods for determining the stress intensity factor (SIF) at normal separation was studied: eccentric compression of notched cubes and four-point bending of a notched beam. During non-equilibrium tests, the SIF value was calculated from the value of the breaking load. During  quilibrium tests, the SIF value was determined from the complete equilibrium deformation diagram, taking into account the energy indicators of destruction. The test used nanofiberconcrete, in which carbon nanotubes are used as crack propagation inhibitors at the level of the cementing agent, and various macro-sized fibers are used at the level of fine-grained concrete. As a result of the tests, it was found that the methods for determining the SIF from cubes with a notch and from deformation diagrams showed a good degree of convergence. Fiber reinforcement has an effect on the fracture toughness of a nano-cement composite, and a high-modulus fiber has a greater effect on the fracture toughness index than a low-modulus one. The stress intensity factor is a good indicator for comparing different types of fiber reinforcement in terms of their effect on fracture toughness.

нанофибробетонтрещиностойкостьвязкость разрушениякоэффициент интенсивности напряженийнанотрубкидисперсное армированиедиаграмма деформированияэнергозатратыnanofiber-reinforced concretecrack resistancefracture toughnessstress intensity factornanotubesdispersed reinforcementdeformation diagramenergy consumptionReferencesСадовская Е.А., Полонина Е.Н., Леонович С.Н. Многоуровневая структура бетона: анализ и классификация уровней организации структуры конгломератных строительных композитов. <i>Проблемы современного строительства: материалы Международной научно-технической конференции</i>. Минск. 28 мая 2019 г. С. 285–297.Sadovskaya E.A., Polonina E.N., Leonovich S.N. Multilevel structure of concrete: analysis and classification of levels of organization of the structure of conglomerate building composites. <i>Problems of Modern Construction: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference</i>. Minsk. May 28, 2019. pp. 285–297. (In Russian).Жданок С.А., Полонина Е.Н., Садовская Е.А., Леонович С.Н. Вязкость разрушения цементных материалов, модифицированных углеродными нанотрубками // <i>Вестник БрГТУ</i>. 2021. С. 48–53. DOI: https://doi.org/10.36773/1818-1112-2021-126-3-48-53Zhdanok S.A., Polonina E.N., Sadovskaya E.A., Leonovich S.N. Fracture toughness of cement materials modified with carbon nanotubes. <i>Vestnik of BrGTU.</i> 2021, pp. 48–53. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.36773/1818-1112-2021-126-3-48-53Жданок С.А., Полонина Е.Н., Леонович С.Н., Хрусталев Б.М., Коледа Е.А. Физико-механические характеристики бетона, модифицированного пластифицирующей добавкой на основе наноструктурированного углерода // <i>Инженерно-физический журнал</i>. 2019. Т. 92. № 1. С. 14–20.Zhdanok S.A., Polonina E.N., Leonovich S.N., Khrustalev B.M., Koleda E.A. Physico-mechanical characteristics of concrete modified with a plasticizing additive based on nanostructured carbon. <i>Inzhenerno-fizicheskij zhurnal.</i> 2019. Vol. 92. No. 1, pp. 14–20. (In Russian).Полонина Е.Н., Леонович С.Н., Коледа Е.А. Физико-механические характеристики нанобетона // <i>Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета</i>. 2018. № 4 (37). С. 100–111.Polonina E.N., Leonovich S.N., Koleda E.A. Physical and mechanical characteristics of nanoconcrete. <i>Vestnik of the Engineering School of the Far Eastern Federal University</i>. 2018. No. 4 (37), pp. 100–111. (In Russian).Садовская Е.А., Леонович С.Н., Жданок С.А., Полонина Е.Н. Прочность нанофибробетона на растяжение // <i>Инженерно-физический журнал</i>. 2020. Т. 93. № 4. С. 1051–1055.Sadovskaya E.A., Leonovich S.N., Zhdanok S.A., Polonina E.N. Tensile strength of nanofiber-reinforced concrete. <i>Inzhenerno-fizicheskij zhurnal</i>. 2020. Vol. 93. No. 4, pp. 1051–1055. (In Russian).Жданок С.А. Нанотехнологии в строительном материаловедении: реальность и перспективы // <i>Вестник Белорусского национального технического университета</i>. 2009. № 3. С. 5–22.Zhdanok S.A. Nanotechnologies in building materials science: reality and prospects. <i>Vestnik of the Belarusian National Technical University</i>. 2009. No. 3, pp. 5–22. (In Russian).Коледа Е.А., Леонович С.Н. Характеристики трещиностойкости фибробетона как определяющий фактор качества // <i>Технология строительства и реконструкции: TCR–2015: сборник докладов Международной научно-технической конференции</i>. Минск: БНТУ, 2017. С. 282–287.Koleda E.A., Leonovich S.N. Characteristics of crack resistance of fiber-reinforced concrete as a determin ing factor of quality. <i>Technology of Construction and Reconstruction: TCR–2015: collection of reports of the International Scientific and Technical Conference</i>. Minsk: BNTU. 2017, pp. 282–287. (In Russian).Пухаренко Ю.В., Пантелеев Д.А., Жаворонков М.И. Методы определения характеристик трещиностойкости фибробетона // <i>Сборник научных трудов РААСН</i>. 2019. Т. 2. С. 448–457.Puharenko Yu.V., Panteleev D.A., Zhavoronkov M.I. Methods for determining the characteristics of crack resistance of fiber-reinforced concrete. <i>Collection of scientific papers of the RAACS</i>. 2019. Vol. 2, pp. 448–457. (In Russian).Садовская Е.А., Леонович С.Н., Полонина Е.Н., Будревич Н.А. Способ контроля качества сталефибробетона по коэффициенту интенсивности напряжений при нормальном отрыве // <i>Современное промышленное и гражданское строительство</i>. 2021. Т. 17. № 2. С. 85–92.Sadovskaya E.A., Leonovich S.N., Polonina E.N., Budrevich N.A. A method for quality control of steel fiber reinforced concrete by the stress intensity factor at normal separation. <i>Sovremennoye promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel’stvo</i>. 2021. Vol. 17. No. 2, pp. 85–92. (In Russian).Садовская Е.А., Полонина Е.Н., Леонович С.Н., Жданок С.А., Потапов В.В. Критический коэффициент интенсивности напряжений при нормальном отрыве для нанофибробетона // <i>Строительные материалы</i>. 2021. № 9. С. 41–46. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-795-9-41-46Sadovskaya E.A., Polonina E.N., Leonovich S.N., Zhdanok S.A., Potapov V.V. Critical stress intensity coefficient at transverse shear for nanofibrobeton. <i>Stroitel’nye Materialy</i> [Construction Materials]. 2021. No. 9, pp. 41–46. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-795-9-41-46Zhang P., Yang Y., Wang J., Jiao M., Ling Y. Fracture models and effect of fibers on fracture properties of cementitious composites—a review // <i>Materials.</i> 2020. 13:5495. DOI: 10.3390/ma13235495Zhang P., Yang Y., Wang J., Jiao M., Ling Y. Fracture models and effect of fibers on fracture properties of cementitious composites—a review. <i>Materials</i>. 2020. 13:5495. DOI: 10.3390/ma13235495Hamadd A.J., Sldozian R.J.A. Flexural and flexural toughness of fiber reinforced concrete-american standard specifications review. <i>GRDJE</i>. Vol. 4. Iss. 3. 002Hamadd A.J., Sldozian R.J.A. Flexural and flexural toughness of fiber reinforced concrete-american standard specifications review. <i>GRDJE</i>. Vol. 4. Iss. 3. 002

The authors declare that there are no conflicts of interest present.