Одним из направлений совершенствования железобетонных конструкций является использование бетонов классов по прочности В80–В120, т.е. высокопрочных бетонов. Повышение прочностных характеристик бетона позволяет уменьшить размеры сечений конструкций, их вес и, в ряде случаев, стоимость строительства.
В России вопросам эффективного использования высокопрочных бетонов посвящены работы [1, 2, 3, 4] и других авторов.
В настоящее время в нормах стран Евросоюза [5] и Республики Беларусь [6] максимальный класс бетона составляет В105, в Германии – В115. В США максимальный класс бетона нормами не регламентируется. В России в соответствии с ГОСТ 26633-91 предусмотрен максимальный класс бетона В80, но нормативное обоснование для проектирования конструкций в соответствии со СНиПом [7, 8] предусмотрено только для бетона класса В60.
В настоящее время данные о работе гибких железобетонных колонн из высокопрочного бетона весьма немногочисленны, вовсе отсутствуют данные о преднапряженных колоннах, выполненных из бетона классов В80…В100. При анализе экспериментальных данных и разработке методов расчета не всегда учитывают влияние преднапряжения на свойства материалов, градиентные эффекты и т.д.
С целью получения экспериментальных данных о работе конструкций из высокопрочных бетонов авторами была проведена серия экспериментов. Для приготовления бетонной смеси (табл. 1) был использован гранитный щебень Челябинского месторождения с крупностью зерен от 5 до 20 мм, кварцевый песок с модулем крупности свыше 2,5 (п. Мостовской Краснодарского края), портландцемент М500 производства ОАО «Осколцемент». Регулирование реологических свойств и снижение потребности воды достигалось введением в смесь суперпластификатора Melment F10 производства Германии в количестве 0,8 % от массы вяжущего.
Программа эксперимента составлена с использованием методов математического планирования (ПФЭ типа 23). В качестве варьируемых факторов приняты: гибкость колонн λh , эксцентриситет приложения внешней нагрузки e0/h и предварительное напряжение (растяжение) арматуры σsp. С учетом точки в центре плана эксперимента приняты следующие уровни варьирования факторов: λh = (8; 14; 20), e0/h = (0; 0,1; 0,2) и σsp = (0; 500; 740) МПа (табл. 2).