Электрика. Откуда берется электричество Началом использования электричества или тока можно считать 1800 год. В это время появилась первая электробатарея. Она являлась первоначальным надежным источником электрической.. Подробнее
19 сентября 2018 0 комметариев
Электрика. Откуда берется электричество

Обшивка поверхности стен плитами и панелями из дерева помогает существенно увеличить звукопоглощение и теплоизоляцию в доме. К тому же обшивка деревянными материалами придает помещению дополнительный комфорт и уют... Подробнее
19 сентября 2018 0 комметариев
Как обшить стены деревянными панелями и досками

Ремонт и устранение трещин кирпичной кладки наружных стен. Как подтверждает множество архитектурных памятников, прекрасно сохранившихся до наших дней, кирпич – один из наиболее прочных стройматериалов. Однако, как и.. Подробнее
11 сентября 2018 0 комметариев
Ремонт и устранение трещин кирпичной кладки наружных стен

Шторы – это неотъемлемая часть интерьера любой комнаты жилого помещения (дома, дачи, гостиницы) или социально направленного (рестораны, офисы, студии, бутики и т. п.). Они использовались уже многие поколения и в нашей.. Подробнее
07 сентября 2018 0 комметариев
Профессиональные советы или выбираем шторы правильно

Дипломные, курсовые работы, рефераты на заказ
11.11.2017

Дипломные, курсовые работы, рефераты на заказНа правах рукописи. Талантова Клара Васильевна. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ C ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА. 05.23.01 Ц Строительные конструкции, здания и сооружения. диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования лАлтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Левон Рафаэлович Маилян доктор технических наук, профессор Владимир Васильевич Адищев доктор физико-математических наук, профессор Виктор Иванович Самсонов Ведущая организация ГОУ ВПО лТомский государственный архитектурно-строительный университет. Защита состоится _________________ на заседании диссертационного совета ДМ 212.171.01 при ГОУ ВПО лНовосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)? по адресу. 630008, г. Новосибирск 8, Ленинградская ул. 113. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин. Автореферат разослан л___? ______________ 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета В.Г. Себешев. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Актуальность темы диссертации. Стратегия научнотехнического развития инвестиционно-строительного комплекса РФ на период до 2020 года состоит, кроме прочего, лЕв снижении массы строительных конструкций, а также освоении выпуска нового поколения высококачественных строительных материалов и изделий, в том числе композитных. Поиск путей дальнейшего повышения технико-экономической эффективности строительства привел к созданию нового поколения строительных конструкций (СК), в том числе, на основе бетона. Среди них особое место занимают сталефибробетонные (СФБ) и сталефиброжелезобетонные (СФЖБ) конструкции, которые изготавливаются на основе строительного композита Ц сталефибробетона. Строительный композит Ц СТАЛЕФИБРОБЕТОН, признанный во всем мире конструкционный материал, позволяет эффективно реализовывать все известные направления усовершенствования СК. Более того, его применение открывает возможность создавать конструкции с заданными свойствами и управлять ими. При всех неоспоримых преимуществах разработок элементов конструкций на основе СФБ, обладающих, по сравнению с традиционными бетонными и железобетонными (ЖБ), повышенными технико-экономическими показателями, они не нашли достойного применения в отечественной практике строительства. В нашей стране, при наличии значительного объема результатов экспериментальнотеоретических исследований СФБК (СФЖБК), еще нет необходимой и достаточной теоретической и практической базы, которая могла бы обеспечить их целесообразное использование в строительстве. Очевидна потребность в разработке научных и практических основ создания элементов конструкций с применением СФБ с заданными свойствами. Решение проблемы создания СФБК и СФЖБК с заданными свойствами следует рассматривать, как важное научное направление в развитии теории и практики строительных конструкций. В представляемой диссертации разработаны технические и технологические решения, внедрение которых вносит вклад в развитие экономики страны. В связи с этим диссертация, посвященная разработке научных и практических основ создания СФБ элементов конструкций с заданными свойствами, является актуальной. Цель исследований: разработать научные и практические основы создания элементов конструкций с применением строительного композита Ц сталефибробетона с заданными свойствами. Х разработать научные основы создания СФБ элементов конструкций с использованием фундаментальных положений в области железобетона (ЖБ) и теории классических композиционных материалов (КМ), в том числе разработать принципы формирования свойств СФБ и их целенаправленного регулирования, в зависимости от напряженнодеформированного состояния (НДС) СФБК и предложить способы их практической реализации. Х на основе экспериментальных исследований свойств СФБ. - дать сравнительную оценку фибр, предлагаемых на российском рынке и определить области их применения. - изучить атмосферную стойкость СФБ и СФБК. - определить зависимость прочностных характеристик СФБ от технологических факторов, определяющих его структуру. Х разработать практические основы создания элементов СФБ конструкций с заданными свойствами; разработать предложения по технологии их производства. Х разработать методику и провести экспериментальные исследования новых элементов конструкций на основе СФБ, выполнить анализ результатов и сопоставить их с теоретическими данными. Х разработать основные положения рекомендаций по проектированию и изготовлению элементов СФБ конструкций с заданными свойствами. Объект и предмет исследований. Объект исследований Ц строительный композит Ц сталефибробетон и элементы конструкций на его основе. Предмет исследований Ц научные и практические основы создания СФБ (СФЖБ) элементов конструкции, базирующиеся на фундаментальных положениях теории ЖБ и классических КМ, а также на результатах исследований специалистов, накопленных в России и за рубежом, с использованием современных методов исследований и программных средств, а также развитие этих методов, представляемое автором настоящей работы. Методы проведения исследований. В представляемой работе выполнены как теоретические, так и экспериментальные исследова ния, которые проводились с использованием методов математического и физического моделирования, метода анализа размерностей, методов математической статистики и др. Математическая обработка данных, а также численный анализ осуществлялись с помощью математических пакетов Maple, MathCAD, программного вычислительного комплекса SCAD и т.п. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных образцах, моделях, а также натурных элементах конструкций на испытательной и инструментальной базе ГОУ ВПО АлтГТУ им. И.И. Ползунова, ГУП лАлтайавтодор?, Новоалтайского завода ЖБИ им. Г.С. Иванова, Барнаульского КЖБИ - 2, руководству и сотрудникам которых автор выражает благодарность за предоставленную возможность проведения исследований на технической базе предприятий. Научная новизна Х Предложено новое научное направление создания элементов СФБ конструкций с заданными свойствами, состоящее в формировании свойств СФБ в зависимости от НДС СК. Х На основе численного моделирования разработан метод определения рациональной области фибрового армирования в зависимости от размеров сечения элемента, типа и геометрии фибры. Определены области рационального фибрового армирования, обеспечивающие заданную прочность при минимальном расходе фибровой арматуры. Х Введен критерий рациональной формы элемента СФБ конструкции Kred. Он позволяет регламентировать геометрию и рациональные параметры фибрового армирования, что обеспечивает наименьший, из возможных, расход материалов при заданных эксплуатационных характеристиках. Х Предложены методы регулирования свойств СФБ в соответствии с НДС элемента конструкции за счет управления физикомеханическими характеристиками межфазного слоя лфибра-матрица. Х Выявлены области рационального применения фибр различного типа, предлагаемых российским рынком и наиболее употребляемых отечественными специалистами. Х Получены зависимости атмосферной стойкости СФБ от длительности внешних воздействий, а также экспериментально подтверждена высокая атмосферная стойкость СФБ и СФБК в жестких климатических условиях. Х Разработана классификация СФБ по прочности, в соответствии с классами определены его нормативные сопротивления. Получены коэффициенты надежности по сталефибробетону, позволяющие определять расчетные сопротивления СФБ. Х Разработаны принципы подготовки исходных данных и создания элементов конструкций на основе сталефибробетона с заданными эксплуатационными характеристиками. Практическая значимость полученных результатов Х Разработан и прошел экспериментальную проверку принцип подготовки исходных данных для проектирования и изготовления элементов СФБ конструкций, выбора класса СФБ по прочности, параметров фибрового и регулярного армирования, характеристик бетонной матрицы, технологических параметров. Х Разработаны, согласованы с Минавтодором РСФСР и опубликованы лРекомендации по применению сталефибробетона в конструкциях дорожных одежд и мостов?, Барнаул, 1988. Ц 47с. Х Разработаны и зарегистрированы в установленном порядке ТУ 5751-001-01505908-97 лСмеси сталефибробетонные для промышленного, гражданского и дорожного строительства? и ТУ 7399-01331480175-98 лДверь хранилища ценностей ДХЦ-8. Х Разработаны, изготовлены и сертифицированы двери бронированные кладовых хранения ценностей 8 го класса устойчивости к взлому (совместно с ЗЗП, г. Бийск. Х Разработаны и отлажены технологические участки, оснащенные специальным оборудованием и приспособлениями, по производству тонкостенных водоотводных СФБ лотков (в условиях Новоалтайского завода мостовых конструкций ГУП лАлтайавтодор?) и СФБ контейнеров для длительного хранения и захоронения токсичных промышленных отходов (в условиях Новоалтайского завода ЖБИ. Х Разработан, отлажен и прошел полупроизводственные испытания бункер Ц питатель вибрационный стальной фибры 47.МО27.00.000.РЭ. Х Разработаны новые СФБ элементы конструкций различного назначения, которые, при обеспечении заданных свойств, обладают высокими технико-экономическими показателями (ТЭП), что подтверждает справедливость предлагаемых в представляемой работе решений. Х Научно-исследовательская работа, посвященная применению СФБ в дорожном строительстве, была включена в раздел важнейших тематик СоюздорНИИ, отраслевую программу Госстроя СССР 0.55.16.0.34 лРазработать и внедрить эффективные конструкции из фибробетона. Х Материалы представляемых исследований используются в учебном процессе при чтении курса лЖелезобетонные и каменные конструкции? студентам специальностей лПромышленное и гражданское строительство?, лПроектирование зданий?, лЭкспертиза и управление недвижимостью? и др.; при выполнении курсовых и дипломных проектов и работ, а также в научных работах студентов. Основные положения диссертации, выносимые на защиту Х научные основы создания элементов СФБ конструкций с заданными свойствами, включая методы регулирования свойств материала в зависимости от НДС элемента конструкции (впервые разработанную методику определения рациональной области фибрового армирования СФБК, критерий рациональности сечения; метод регулирования свойств межфазного слоя лфибра-матрица. Х результаты экспериментальных исследований свойств СФБ. Х практические основы создания элементов СФБК (классификация СФБ по прочности, принципы подготовки исходных данных в соответствии с НДС элемента и создания СФБК с заданными свойствами), предложения по технологии производства элементов СФБК. Х новые элементы СФБК (СФЖБ) различного назначения с заданными свойствами, обладающие ТЭП, превосходящими показатели типовых аналогов. Достоверность полученных результатов, представленных в диссертации, подтверждается. Х использованием современных методов исследований, современных лицензионных программных средств и электронных приборов, а также поверенных приборов и оборудования в сертифицированных лабораториях. Х оценкой надежности результатов вероятностно-статистическими методами, хорошей сходимостью результатов расчетов и экспериментальных данных. ичный вклад автора Диссертационная работа выполнялась автором самостоятельно на кафедре лСтроительные конструкции? Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова с 1979 по 2008 гг. Апробация результатов исследований. Материалы экспериментально-теоретических исследований были представлены и обсуждены на следующих конференциях: лОбщества железобетонщиков Сибири и Урала? с 1993 по 2006 гг. (Новосибирск); 12th INTERNATIONAL conference on composite materials. France, Jules 5 Ц 9, 1999 (Paris); лАрхитектура и строительство?, 2000 г. (Томск). 13th NTERNATIONAL conference on composite materials. ICCM-13, China, 2001 (Beijing); международной научно-технической конференции лЭкспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред. ЭМФ 2001. Композиционные и порошковые металлические материалы? (Барнаул); лБетон на рубеже третьего тысячелетия?: 1-й Всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона, 2001 г. (Москва); Всероссийской научно-практической конференции лПути повышения качества и эффективности строительства, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них?, 2001г. (Барнаул); международной научно-технической конференции лКомпозиционные строительные материалы. Теория и практика?, 2001 г. (Барнаул); научно-технической конференции лНаука, образование, технологии, рынок?, секции лПроблемы развития теории сооружений и совершенствования строительных конструкций?, 20г. (Томск); международной научно-практической конференции лРегиональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири Ц проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера?, с 2003 по 2006 гг. (Барнаул. Бетон на рубеже третьего тысячелетия?: 2-ой Всероссийской (Международной) конференции по проблемам бетона и железобетона, 20г. (Москва); I - ой Всероссийской конференции лПроблемы оптимального проектирования сооружений?, 2008 г. (Новосибирск); лНаучнотехнической конференции студентов, аспирантов и профессорскопреподавательского состава АлтГТУ? с 1985 по 2008 гг. (Барнаул. Результаты исследований обсуждались на совещаниях и семинарах в Коллегии Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР, СоюздорНИИ, ДИЛ МАДИ, на коллегии Минавтодора РСФСР. Элементы СФБ конструкций экспонировались на выставках: в 1982-1984 гг. Ц ВДНХ СССР и Алтайского края; в 1995 г. Ц лНаучнотехнические разработки вузов России и предприятий Алтайского края? и лЖилище-95? (Барнаул); в 1996 г. Ц лБанк и офис? (Барнаул. в 1997 г. Ц лСтроительство и благоустройство? (Барнаул); в 1999 г. Ц экономический форум лВосток-Сибирь-Запад? (Новосибирск); в 20и 2001 гг. лСтройсиб 2000? и лСтройсиб 2001? (Новосибирск) Публикации . По результатам исследований опубликована 131 работа, получены авторские свидетельства и патенты. Структура и объем работы . Диссертационная работа состоит из пяти глав, изложенных на 287 страницах, списка литературы, включающего 301 наименование, в том числе 56 зарубежных, и 5-ти приложений в отдельном томе. Автор выражает благодарность докторам техн. наук, профессорам В.С. Казарновскому, В.П. Устинову (СГУПС) и Ю.И. Тетерину (ПГУПС) за ценные советы и замечания при подготовке диссертации. Во введении указывается цель работы, ее актуальность, практическая ценность, апробация, формулируются задачи . которые необходимо решить для достижения цели. В первой главе содержатся основные определения, приводятся данные о структуре и свойствах, а также областях применения строительного композита Ц сталефибробетона. Глава посвящена аналитическому обзору существующих решений создания элементов конструкций на основе СФБ. Исследования, посвященные бетону, косвенно армированному лжелезным волосом? или лжелезной соломой?, были выполнены Российским инженером В.П. Некрасовым в начале XX в. К этому времени относятся также работы G.F. Porter (1910 г. USA), V. Feiklin (1914 г. UK). В Советском Союзе, а затем в России, основу знаний о сталефибробетоне сформировали отечественные ученые. В.К. Кравинскис, Л.Г Курбатов, И.А. Лобанов, А.П. Павлов Ф.Н. Рабинович, В. П. Романов, Г.К. Хайдуков и др. Исследованиями свойств композита Ц СФБ и разработкой теории расчетов СФБК (СФЖБК) занимались: В.Б. Арончик, Н.Н. Боровских, И.В. Волков, В.П. Вылекжанин, Г.В. Гетун, В.И. Григорьев, В.М. Косарев, Е.Ф. Лысенко, В.И. Соломин, И.К.Сурова, О.Н. Хегай, Ф.Ц. Янкелович и др. Особенности свойств СФБ и технологии производства конструкций на его основе исследовали Д.С. Аболиньш, М.А. Волков, Е.В. Гулимова, Б.А. Евсеев, Г.В. Копанский, А.В. Копацкий, О.В. Коротышевский, А.Н. Куликов, В.С. Стерин и др. Производству и исследованиям стальной фибры посвятили свои работы Ф.А. Гофштейн, Е.И. Ермилов, В.И. Попов, А.Ю. Пышминцев, Е.А. Шабловский, Б.М. Цывьян, и др. Несомненно, результаты исследований перечисленных ученых базируются на классических работах по созданию высокопрочных бетонов, с комплексом различных свойств, проведенных И.Н. Ахвердовым, Ю.М. Баженовым, В.Г. Батраковым, В.Б. Ратиновым. Кроме того, базой для развития теории расчета СФБК, разработки СФБ конструкций стали основополагающие работы по теории железобетонных конструкций (ЖБК), О.Я. Берга, В.М. Бондаренко, А.Б. Голышева, Н.И. Карпенко, В.И. Мурашева и более поздние исследования В.В Адищева, А.В. Забегаева, Л.Р. Маиляна, В.М. Митасова, Г.П. Яковленко и других ученых. При разработке научных основ получения композита Ц сталефибробетона использованы работы, посвященные исследованиям классических композиционных материалов (КМ), А.А. Берлина, С.А. Вольфсона, Г.М. Гуняева, М. Дзако, Д.М. Карпиноса, А. Келли, Рой Л. Мак-Каллофа, С.Т. Милейко, Р. Байрон Пайпса, В.И. Самсонова, Т. Фудзи, Цу Вей Цоу, и др. Большой вклад в развитие науки о СФБ внесли ученые Австрии, Австралии, Бельгии, Германии, Голландии, Испании, Канады, Китая, Польши, США, Франции, Чехии, Швейцарии, Японии, и других стран, из них необходимо отметить J.P. Romualdi, B. Gordon, G.B. Batson, I.A. Mandel, I.L. Carson, W.F. Chen, D.I. Hannant, B. Kelly, P.S. Mangat, A.E. Naaman, R.N. Swamy, D. Colin Johnston, D.R. Lankard, V. Ramakrishnan, G. Ruffert, K. Kordina, W.A. Marsden, J. Vodichka и др. Композитом - сталефибробетоном называют материал, получаемый на основе бетонной матрицы, произвольно или упорядочено армированной короткими стальными волокнами Ц фибрами конечной длины, диаметром (df), как правило, 0,25 Е 1,2 мм, с отношением длины к диаметру (lf /df) 50 Е120, объемным содержанием (?fv) 0,5 Е 3. В Российских документах, посвященных СФБ, не приводится указаний по подготовке исходных данных при проектировании и изго товлении СФБК, ни в части выбора материалов и технологий, ни в вопросах их увязки с НДС при эксплуатации элемента конструкции. В связи с этим не удается в полной мере реализовать возможности, заложенные в фибровом армировании бетона. Это является причиной того, что и на сегодняшний день элементы конструкций на основе СФБ не нашли достойного применения в отечественной практике строительства. Анализ работ различных авторов, а также результаты собственных экспериментально-теоретических исследований показали, что выбор концепции обеспечения заданных свойств СФБК должен быть взаимоувязан и определяться комплексно, включая вопросы технологии производства. На основании вышеизложенного целью представляемой диссертационной работы является обобщение имеющегося опыта и разработка научных и практических основ создания элементов СФБК (СФЖБК) с заданными свойствами. Вторая глава содержит научные основы создания элементов конструкций с применением СФБ. Как и в классических КМ, армированных дискретными волокнами, свойства дисперсно армированного стальными фибрами СФБ определяются степенью равномерности их распределения в матрице, зависящей от соотношения длины к диаметру фибры lf /df. Это, по данным И.А. Лобанова и Е.В. Гулимовой, обеспечивает мелкопористую структуру СФБ с замкнутыми порами и капиллярами и повышенную сопротивляемость СФБК внешним воздействиям. При этом диаметр волокна df должен быть соизмерим со структурными элементами композита и крупностью заполнителя, а тип волокна Ц соответствовать выбору матрицы. Характер разрушения СФБ существенно зависит от длины фибры. Варьирование длины фибры вплоть до критической lc в хрупкой бетонной матрице СФБ изменяет характер разрушения материала от вязкого до хрупкого, в то время как lc в классических КМ обеспечивает полное использование свойств волокна и достижение заданных свойств композита. Для элементов СК на основе СФБ, в подавляющем большинстве, требуется обеспечить вязкость при разрушении, т.к. хрупкое разрушение недопустимо, что невозможно при lf lc. Применение традиционной технологии приготовления качественной СФБ смеси обеспечивается при длине фибр, ограниченной отношением lf /df = 100. Применение нетрадиционной технологии производства СФБК (СФЖБК) без предварительного приготовления СФБ смеси по зволяет увеличить длину фибры, необходимую для обеспечения НДС элемента конструкции, вплоть до критической. Критическая длина стальной фибры, как и в классических КМ, зависит от свойств межфазного слоя, определяющего сцепление фибры с бетонной матрицей. В свою очередь регулирование сцепления фибры с матрицей позволяет изменять длину стальной фибры, управлять свойствами СФБ и обеспечивать заданные свойства СФБК (СФЖБК. Регулирование свойств КМ совмещением различных волокон (получение, так называемых, гетероволокнистых КМ по Т. Фудзии, М. Дзако) весьма перспективно и при разработке СФБ с заданными свойствами и элементов конструкций на его основе. Результаты исследований В.А. Голанцева показали целесообразность такого армирования при технико-экономическом обосновании его применения. С целью изучения возможности регулирования прочности СФБ на сжатие (Rfb) и растяжение (Rfbt) при оценке расхода фибр, соответствующего Rfb, Rfbt в принятой области переменных, был выполнен численный анализ. Исследования проводились применительно к размерам стандартных лабораторных образцов с помощью программы лФибробетон?. При этом сопротивления СФБ (Rfb и Rfbt) рассчитывались с помощью зависимостей, приведенных в лРекомендациях по проектированию и изготовлению СФБК?. Для определения величин Rfb и Rfbt, а также kfb и kfbt автором предложены зависимости. Rfb = [(Rfb - Rb) / Rb]100 %; (1) Rfbt = [(Rfbt - Rbt) / Rbt]100 %; (2) kfb = mf / Rfb; (3) kfbt = mf / Rfbt, (4) где Rfb и Rfbt - относительные приросты прочности на сжатие и растяжение. kfbtm и kfbm Ц относительные коэффициенты расхода фибровой арматуры, в кг. mf Ц расход фибровой арматуры, соответствующий объемному коэффициенту армирования, в кг. После определения указанных величин для выбранного варианта фибрового армирования совмещением графиков их зависимостей от df, lf, ?fv и т.п. для заданного сечения были определены области рационального фибрового армирования (рисунок 1. а) б) Рисунок 1 Ц Область рационального фибрового армирования для bh = 8020 мм: а) в зависимости от расчетного сопротивления сталефибробетона растяжению (Rfbt), относительного коэффициента расхода фибры (kfbt) и длины фибр (lf); класс бетона-матрицы б) в зависимости от относительного прироста прочности при растяжении (Rfbt) и относительного коэффициента расхода фибры (kfbt) При разработке новых элементов конструкций на основе сталефибробетона выбор формы сечения или оценку известных предлагается выполнять с учетом приведенного коэффициента рациональности сечения Кred = Wred / Ared. Здесь Wred Ц момент сопротивления; Ared Ц площадь приведенного сечения. Для двутаврового сечения с одиночной регулярной арматурой, например, эти формулы имеют следующий вид. 2 (Jbc + f Jfc1 + f Jft1 + s Jso). (5) Wred = + Sbt h - x. (6) Ared = A (1+ fa f )+ As s В формулах Ibc Ц момент инерции сжатой зоны бетона. Ifc1, Ift1 Ц момент инерции сжатой и растянутой фиброармиованных полок; Iso Ц момент инерции регулярной продольной арматуры относительно нейтральной оси, Sbt Ц статический момент растянутой зоны бетона. Коэффициенты приведения: для арматуры = Es ; для фибs Eb ры = Ef. Коэффициент армирования по площади? = k2 ?fv. or fa f Eb Чем больше Кred, тем меньше сечение конструкции и меньше ее вес и более рациональны форма сечения и параметры фибрового армирования. Сравнительная оценка с помощью Кred должна производиться для элементов конструкций разной формы, но имеющих одну расчетную схему. Свойства СФБ существенно зависят от состояния межфазного слоя лстальная фибра Ц бетонная матрица?, что особенно важно для композитов на основе хрупких матриц. Прочность межфазного слоя зависит от вида и свойств бетонной матрицы, состояния поверхности волокон, сродства матрицы и волокна. Специалистами ЛенЗНИИЭП, (ныне С-ПбЗНИИПИ) было разработано химически активное полимерцементное покрытие, в состав которого было включено 60 % поливинилбутираля (ПВБ) и 40% портландцеРисунок 2 Ц Прочность мента (ПЦ). Такой состав, по данным сталефибробетона разработчиков, увеличивает прочность на растяжение при изгибе в зависимости от состояния межфазного слоя и повышает сцепление поверхности фибр. фибры с матрицей. На основе этого бы1 Ц контрольные образцы с ло сделано предположение о повышении df=0,3мм, lf=15 мм. свойств межфазного слоя при введении 2 Ц то же, lf= 30 мм. в состав полимерцементного покрытия 3 Ц образцы с фиброй, покрытой 60%ПВБ+40%ПЦ, браунмиллеритового (железистого) цеlf =15мм; 4 Ц образцы мента (ЖЦ) вместо ПЦ. с фиброй, покрытой Экспериментальные исследования 60%ПВБ+40%ЖЦ, lf =15мм межфазного слоя с полимерцементной композицией как с ПЦ так и ЖЦ, показали, что наличие в полимерцементной композиции ПЦ увеличивает ее микротвердость в 1,87 раза по сравнению с контрольным вариантом, а ЖЦ Ц почти в 3 раза. Изготовление и испытание на растяжение при изгибе образцов СФБ, с применением фибр с покрытием, подтвердили принятое предположение (рисунок 2). Из графика на рисунке 2 следует, что использование в полимерцементной композиции ЖЦ позволяет повысить прочность СФБ на 57%, сократив длину фибры вдвое (lf / df до 50). Использование ПЦ привело к повышению прочности СФБ лишь на 30%. Разрушение контрольных образцов СФБ носило вязкий характер, образцы же СФБ с покрытием фибры с ЖЦ разрушались хрупко. При этом наблюдался разрыв фибр, т.е. их полное использование (рисунок 3). Полимерцементное покрытие, содержащее ПЦ, не привело к хрупкому разрушению, произошел разрыв не более 15 - 20 % фибр. а) б) Рисунок 3 Ц Разрушение сталефибробетонного образца за счет разрыва фибр, покрытых 60%ПВБ + 40%ЖЦ, после испытания на растяжение при изгибе: а) общий вид. б) микрофотография оборванной фибры, покрытой 60%ПВБ + 40%ЖЦ (при 30-кратном увеличении) Изменяя, помимо прочего, свойства межфазного слоя лфибра Ц матрица?, можно, в зависимости от назначения конструкции, регулировать прочностные и деформативные характеристики материала и обеспечивать заданные эксплуатационные свойства элементов конструкций. Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям свойств сталефибробетона. Прежде всего, оценивались свойства СФБ с фибрами, предлагаемыми на российском рынке и наиболее часто употребляемыми отечественными специалистами. Всего было изготовлено и испытано 15 серий образцов (1140 шт.) с различным объемным процентом армирования (?fv = 1,0; 1,5; 2,0). По результатам, полученным в экспериментах, были определены сопротивления СФБ сжатию (Rfbm), растяжению при изгибе (Rftbm) и растяжению при раскалывании (Rfbtshm), МПа. На основе статистической обработки экспериментальных данных для прочностных характеристик СФБ, были построены гистограммы эмпирических распределений, которые позволили предположить, что характер распределения для всех рассматриваемых случайных величин прочности СФБ (Rfbm, Rftbm, Rfbtshm) подчиняется нормальному закону. Проверка по критерию 2 Пирсона подтвердила сделанное предположение (уровень значимости составил 0,01). На рисунке 4 приведены соответствующие кривые нормального распределения прочности СФБ на сжатие. Определение нормативных сопротивлений СФБ на сжатие выполнялось с обеспеченностью Р = 0,95, расчетных сопротивлений Ц с обеспеченностью Р = 0,998по формуле, (7) Rfbn = Rfbm - fb где Ц квантиль функции 0,Лапласа. () = P - 0,0,Ф Ц табулированная функция Лапласа. 0,fb Ц среднеквадрати0,ческое отклонение параметра прочности СФБ на 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 сжатие Rfb. Среднее значение прочности сталефибробетона на сжатие Rfb, МПа На основе результаРисунок 4 Ц Кривые плотности вероятностей прочтов статистической обраности сталефибробетона на сжатие (образцы Ц куботки экспериментальбы 101010 см с ?fv=2,0%) для фибр. ных данных были опрелистовой -- --; фрезерованной. делены коэффициенты токарной - --; проволочной -- -- надежности по сталефибробетону на сжатие, растяжение при изгибе и при раскалывании в зависимости от типа рассматриваемых в представляемой работе фибр, объемного процента армирования и геометрии сечения образца из соотношений Rfbn / Rfb = fb; Rftbn / Rftb = ftb; Rfbtshn / Rfbtsh = fbtsh (таблица 1. Таблица 1 Ц Коэффициенты надежности по сталефибробетону в зависимости от типа фибр и напряженного состояния образца Тип фибры Напряженное состояние токарная проволочная листовая фрезерованная Сжатие, fb 1,15 1,14 1,16 1,Растяжение при изгибе, 1,17 1,15 1,12 1,ftb Растяжение при 1,16 1,13 1,18 1,раскалывании, fbtsh Наблюдения за характером разрушения СФБ показали, что образцы с проволочной и токарной фиброй разрушались плавно и вязко без потери формы образца; с фрезерованной фиброй Ц хрупко с характерным треском и заметными разрушениями образца, с листовой фиброй Ц характер разрушения средний между СФБ с проволочной и фрезерованной фиброй. Исследование деформативных свойств СФБ подтвердили выводы, сделанные в процессе изучения его прочностных характеристик. Применение проволочной и токарной фибр обеспечивает получение мате Значения функции плотности нормального распределения, Pi риала со стабильными и прогнозируемыми свойствами, обладающего растяжимостью, превышающую растяжимость бетона более чем на порядок, чего нельзя сказать о СФБ с листовой и, тем более, фрезерованной фиброй (рисунок 5). Применение последней практически не приводит к изменению деформаций растяжения СФБ по сравнению с бетоном. а) б) 0 0,0E+00 2,0E-04 4,0E-04 6,0E-04 8,0E-04 1,0E-03 1,2E-03 1,4E-03 0,00E+00 1,00E-04 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-Относительная деформация растяжения fbt Относительная деформация растяжения fbt Рисунок 5 Ц Графики зависимости напряжение-деформация при испытании на растяжение при изгибе сталефибробетона. а) с токарной; б) фрезерованной фиброй; ?fv= 2% Для экспериментальных исследований атмосферной стойкости СФБ в жестких климатических условиях Алтайского края образцы от 28 суток до 48 месяцев испытывали попеременное замораживание и оттаивание, высокие и низкие температуры, воздействие ветра, дождя, снега, солнечной радиации и т.п. Полученные данные показали, что зависимость прочностных характеристик СФБ от сроков атмосферных воздействий близка к логарифмической, типа y = a ln x + b. а) б) Рисунок 6 Ц Экспериментальные зависимости прочностных характеристик сталефибробетона от возраста образцов, подвергнутых атмосферным воздействиям: а) на сжатие и б) растяжение при изгибе. На графиках: 1-призмы 101040см (балки. 2-балочки 4416см 3-кубы 101010см; 4-пластины 8240см Сравнение остаточных дисперсий с полными по критерию Фишера позволило сделать заключение об адекватности построенной модели Напряжение fbt, МПа Напряжение fbt, МПа полученным данным (рисунок 6). Анализ показал, что образцы СФБ через 16 месяцев испытаний показали рост прочности на сжатие в 1,7 раза, на растяжение при раскалывании Ц до 2-х раз, на растяжение при изгибе Ц на 15-20%. В последующие месяцы прочностные характеристики СФБ оставались стабильными. Натурные испытания притрассового водоотводного СФБ лотка в течение 15 лет подтвердили справедливость результатов лабораторных исследований. Представленные результаты свидетельствуют о высокой атмосферной стойкости СФБ и СФБК в жестких климатических условиях. В результате экспериментальных исследований свойств СФБ в зависимости от технологических параметров, были получены данные прочности СФБ при сжатии, растяжении при изгибе и растяжении при раскалывании, обработка которых производилась с помощью математической системы MAPLE V R4. В результате были построены математические модели прочности СФБ в зависимости от пяти переменных: ?fv; В/Ц; Sп; Ц:П и Ж. Хорошее согласие с экспериментом дают степенные модели типа Ri = C x1a1x2а2x3а3x4a4x5a5. Здесь Ri Rfb, Rftb, Rfbtsh; коэффициенты C и аК найдены методом наименьших квадратов. Корреляционная зависимость прочностных характеристик СФБ от рассматриваемых факторов сильная (r 0,784Е0,915) при хорошей адекватности (R2 0,614Е0,876) и точности (V 0,164Е0,196. В четвертой главе формулируются практические основы создания элементов СФБ (СФЖБ) конструкций с заданными свойствами. Имеющиеся в нашей стране документы по проектированию и изготовлению СФБК содержат много необходимой для практических целей информации. Однако в них не приводятся указаний по подготовке исходных данных ни в части выбора данных при проектировании, ни в вопросах их увязки с НДС и эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к элементу СФБ конструкции. Для систематизации прочностных характеристик материала и обеспечения их взаимосвязи с исходными данными разработана классификация СФБ по прочности. Классификация позволяет увязать класс СФБ с его нормативными и расчетными сопротивлениями (таблица 2). Предлагается классифицировать СФБ по прочности на сжатие Bf (от 20 до 80 МПа), осевое растяжение Bft (от 1,0 до 5,0 МПа) и растяжение при изгибе Bftb (от 5,0 до 32,0 МПа. В зависимости от назначения конструкций можно рекомендовать следующие целесообразные области применения СФБ (таблица 3. Таблица 2 Ц Классы сталефибробетона по прочности на сжатие и растяжение и соответствующие нормативные и расчетные сопротивления, рекомендуемые для практических целей (фрагмент) Классы ста- Нормативные/расчетные Классы сталефиб- Нормативные/ лефибробе- сопротивления на растяжеробетона по проч- расчетные тона по ние, МПа для конструкций ности на растяже- сопротивления на прочности на массивние, МПа сжатие, МПа тонкостенных сжатие, МПа ных 20 2,4/1,7 15,0/13,16 2,2/1,79 1,5/1,25 2,8/2,0 19,1/16,75 2,5/2,03 1,8/1,30 3,2/2,3 22,6/19,82 2,8/2,28 2,1/1,35 3,4/2,4 25,1/22,02 3,0/2,44 2,2/1,40 3,8/2,8 29,6/25,96 3,3/2,68 2,6/2,45 4,0/2,9 32,7/28,68 3,5/2,85 2,7/2,50 4,3/3,1 36,2/31,75 3,7/3,00 2,9/2,55 4,6/3,3 40,2/35,26 3,9/3,17 3,1/2,4,8/3,5 4,1/3,33 3,3/2,60 43,2/37,Назначение элемента конструкции и вид фибры определяют бетонную матрицу. Таблица 3 Ц Рекомендуемые характеристики сталефибробетона в зависимости от назначения элемента конструкции Класс сталефибробетона по прочности Начальный на растя- модуль Назначение элеменна растяна сжатие жение при та конструкции упругости жение Bft, Bf, МПа изгибе Bftb, Еfb103, МПа МПа МПа Элементы конструк20-35 - 6,0 -12 2428,ций автодорог Элементы конструк20-40 1,6-3,2 - 2429,ций мостов Элементы конструкций гражданских 25-50 1,2-4,0 8 -10 25,8зданий Малые архитектур20 2,0 - ные формы Элементы конструкций специальных 25-45 2,0-6,0 8 -14 25,8сооружений При использовании матриц из обычных бетонов целесообразны фибры из низкоуглеродистых сталей. Фибры из высокопрочной стали с относительно небольшим удлинением могут быть использованы в предварительно напряженных конструкциях. При создании современных СФБ (СФЖБ) конструкций на основе информации, имеющейся в литературе, можно воспользоваться разными вариантами фибрового армирования (монодисперсное, полидисперсное и пр.), которые могут быть использованы как самостоятельно, так и вместе с регулярной арматурой. При выборе варианта фибрового армирования следует исходить из обеспечения заданных эксплуатационных характеристик СФБ элемента в соответствии с его НДС. Алгоритм подготовки исходных данных для получения элементов СФБ, конструкций с заданными свойствами представлен на рисунке 7. Рисунок 7 Ц Алгоритм подготовки исходных данных для получения элементов конструкций с заданными свойствами на основе сталефибробетона В зависимости от типа и назначения элемента СФБ конструкции, его НДС и действующих нагрузок предварительно выбирается класс СФБ по прочности на сжатие (Bf) (и/или на растяжение Bft, и/или на растяжение при изгибе Bftb) и соответствующие нормативные и расчетные сопротивления СФБ, его начальный модуль упругости. Предварительно выбирается форма и размеры сечения. Затем, с помощью программных средств, например, ВК SCAD, выполняется статический расчет элемента с определением полей напряжений, их максимальных значений и направления. По максимальным напряжениям mt и mc определяются параметры фибрового армирования и класс бетонаматрицы, выбирается вариант фибрового (монодисперсное, полидисперсное, зонное и т.п.) или комбинированного армирования. Кроме того, уточняется класс СФБ по прочности, его сопротивления, необходимые для конструктивного расчета элемента. В общем виде порядок создания элементов СФБ конструкций представлен на схеме (рисунок 8. Нагрузки g, v. НДС. tmax, cmax, M, f Геометрия сечения Выбор фибрового Выбор бетонной армирования матрицы (df, lf, Rsf; гр. А, В, С, Д) Сталефибробетон Rfb, Rfbt, Efb Регулирование характеристик межфазного слоя с M Mper, Q Qper, acrc [acrc], f flim Нет Да Соответствие Нет технологии фибровому армированию Да Нет Ценанового Ценатипового решения решения Да СФБК (СФЖБК) Рисунок 8 Ц А dle

Строительство коттеджа

Ремонт дома