Ползучесть и другие физико-механические свойства высокопрочных мелкозернистых бетонов нового поколения на основе органоминеральных модификаторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Кузнецов, Евгений Николаевич

• Кузнецов, Евгений Николаевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кузнецов, Евгений Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1 Обзор экспериментальных исследований ползучести и усадки высокопрочных бетонов.

1.1.1 Исследования традиционных высокопрочных бетонов.

Исследования В.И. Сытника.

Исследования P.A. Мельника и АЛ. Пацулы.

Исследования РА. Мельника, В.И. Федорчука и ИИ. Лубенец.

Исследования Л. Дж. Перо.

Исследования Н.В. Свиридова.

Исследования ОЛ. Берга.

Исследования E.H. Щербакова.

Исследования релаксации напряжений.

1.1.2 Исследования высокопрочных бетонов нового поколения, модифицированных микрокремнезёмом и супер-пластификатором.

Исследования С.С. Каприелова, М.ГБулгаковой и Я.Л. Вихмана.

Исследования под руководством Смирнова Н.В.

Исследования Ф.А. Иссерса, М.Г Булгаковой и Н.И. Вершининой.

Исследования Американской ассоциации по цементу Portland Cement Association (РСА).

1.2 Обзор теорий ползучести.

1.2.1 Феноменологические и структурные объяснения природы ползучести и усадки.

1.2.2 Теории ползучести.

1.2.3 Линейный вариант теории ползучести.

1.2.4 Нелинейные варианты теории ползучести.

1.3 Обзор работ по микроструктуре цементного камня бетонов, модифицированных органоминеральными модификаторами.

1.4 Прогнозирование деформаций ползучести на стадии проектирования.

1.4.1 Исследования ИЕ. Прокоповича и М.М. Заставы.

1.4.2 Исследования А.Е. Шейкина.

1.4.3 Исследования Р.Г. Литвинова.

1.5 Выводы по главе 1.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЯЖЕЛОГО И МЕЛКОЗЕРНИСТОГО ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА С ПРИМЕНЕНИЕМ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ МОДИФИКАТОРОВ

2.1 Содержание работы.

2.2 Методика экспериментальных работ.

2.3 Составы бетона.

2.4 Результаты испытаний.

2.4.1 Прочность бетона на сжатие.

2.4.2 Призменная прочность бетона.

2.4.3 Начальный модуль упругости и коэффициент Пуассона.

2.4.4 Диаграммы деформирования и характер разрушения образцов.

2.4.5 Изменение призменной прочности и начального модуля упругости во времени.

2.4.6 Результаты измерения деформаций усадки.

2.4.7 Результаты испытаний по определению деформаций ползучести при сжатии.

2.4.8 Прочность бетона на осевое растяжение и растяжение при изгибе при кратковременном действии нагрузки.

2.4.9 Изменение во времени прочности бетона на осевое растяжение и растяжение при изгибе при кратковременном действии нагрузки.

2.4.10 Результаты испытаний по определению деформаций ползучести при осевом растяжении и растяжении при изгибе.

2.4.11 Выводы по главе 2.

3 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

3.1 Призменная прочность бетона.

3.2 Начальный модуль упругости и коэффициент Пуассона.

3.3 Диаграммы деформирования бетона.

3.4 Изменение призменной прочности модуля упругости и коэффициента Пуассона во времени.:.

3.5 Прочность бетона при растяжении.

3.6 Деформативные характеристики при растяжении.

3.7 Вычисление пластического момента сопротивления для бетонного сечения.

3.8 Выводы по главе 3.

4 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1 Обработка деформаций усадки.

4.2 Обработка деформаций ползучести.

4.2.1 Определение условно предельных деформаций ползучести.

4.2.2 Обработка по методике проекта Пособия по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций.

4.2.3 Использование для обработки меры C.B. Александровского.

4.2.4 Обработка деформаций ползучести в течение первых дней погружения.

4.2.5 Определение условно предельных деформаций при разгрузке.

4.2.6 Обработка деформаций ползучести при разгрузке.

4.3 Вычисление коэффициентов кратковременной cpei и длительной фиг ползучести в формуле (156) СНиП 2.03.01-84*.

4.4 Построение теоретических кривых деформаций ползучести на основании экспериментальных данных Ф.А. Иссерса и М.Г. Булгаковой (НИИЖБ) и данных

Н.В. Смирнова (ЦНИИС).

4.5 Качественная оценка достоверности проведенных исследований ползучести бетонов.

4.6 Выводы по главе 4.

5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

5.1 Введение.

5.2 Стены и ядра жесткости зданий повышенной этажности.

5.3 Изгибаемые элементы с большими пролетами без предварительного напряжения

5.4 Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ползучесть и другие физико-механические свойства высокопрочных мелкозернистых бетонов нового поколения на основе органоминеральных модификаторов»

В современном строительстве всё отчетливее проявляется тенденция применения высокопрочных материалов, в частности бетонов. За последнее десятилетие в отдельных странах прочность применяемых товарных бетонов возросла в 1,5 раза, и ставятся задачи её повышения в 2-3 раза (до уровня 100 МПа) в ближайшие десятилетия. Тенденция использования бетонов высоких классов по прочности реализуется в наиболее интересных сооружениях: высотных зданиях, мостах, подземном строительстве. Кроме этого на данном этапе развития строительства все чаще выдвигаются тезисы о высоком долговременном экономическом эффекте от применения в конструкциях особо надежных бетонов [23], [3] и др., который обуславливается не только их высокой прочностью, но и высокими эксплуатационными свойствами, обеспечивающими высокую долговечность конструкции: морозостойкостью, стойкостью против коррозии, высокой маркой по водонепроницаемости и др. Кроме этого эти бетоны обладают повышенной удобоукладываемостыо бетонной смеси. За рубежом для таких бетонов придуман специальный термин «High Performance Concrete — высококачественный бетон» [63].

Оригинальные решения проблемы производства высококачественного бетона найдено в России [5] , [б] и др. Среди них можно выделить производство бетонов с применением полифункциональных модификаторов серии МБ (порошкообразных материалов на органоминеральной основе), разработанного сотрудниками НИИЖБ. Компонентами этого модификатора являются — микрокремнезем или его смесь с золой уноса и суперпластификатором, а также регулятор твердения. Одновременно с применением МБ получают высокоподвижные смеси (ОК=20-г25 см) , чем устраняется недостаток традиционных технологий получения высокопрочных бетонов из жестких смесей.

За последние шесть лет произведено более 700 тыс. м3 модифицированных с помощью МБ бетонов прочностью на сжатие 60-80 МПа и выше для различных сооружений, среди них: Лефортовский тоннель (г. Москва), стадион Локомотив (г. Москва), Юмагузинское водохранилище (Башкирия), высотные здания на Рублевском и Ленинградском проспектах г. Москвы, а также ММДЦ «Москва-Сити» и др. В указанных сооружениях в основном применялись тяжелые бетоны на крупном заполнителе при объемной массе -2400 кг/м3, которым до этого уделялось основное внимание в исследованиях. В то же время предварительные исследования показали принципиальную возможность получения облегченных высокопрочных бетонов нового поколения на мелком заполнителе — песке (без применения щебня). Мелкозернистые высокопрочные бетоны нового поколения приводят к улучшению экономических показателей за счет: уменьшения массы сооружения при использовании облегченного бетона (средней плотностью 2200 кг/м3 и менее), снижении себестоимости при замене щебня на песок, упрощения укладки (можно вместо бетононасосов использовать растворонасосы) и др.

Предварительные исследования показывали, что из-за изменения составляющих цементного камня, применение модификаторов серии МБ качественно меняет характеристики мелкозернистых бетонов (где роль модифицированного цементного камня становится существенно выше). При этом удается устранить известные недостатки аналогичных мелкозернистых бетонов, получаемых по традиционной технологии, однако этот вопрос требовал проведения обширных теоретических и экспериментальных исследований. В основном предстояло выяснить, устраняет ли новая технология известные недостатки мелкозернистых бетонов — повышенную деформативность и ползучесть. В ходе эксперимента основное влияние сосредотачивается на факторах, влияющих на качественное и количественное изменение составляющих структуры цементного камня, что в свою очередь отражается и на свойствах самого цементного камня и в целом на свойствах бетона. В работе изменения параметров структуры достигается путем варьирования дозировками модификатора и его ингредиентов. При этом устанавливается влияние соотношения модификатора параметры структуры цементного камня и на физико-механические и реологические свойства бетона (в первую очередь на начальный модуль упругости и на ползучесть).

Целью диссертационной работы является исследование по расширенной программе физико-механических и реологических свойств высокопрочных мелкозернистых бетонов нового поколения с применением органоминеральных модификаторов, получение полных экспериментальных данных по этим свойствам, и на их основе построение теоретических зависимостей для методов расчета и норм проектирования, а также установление зависимости изменения деформаций ползучести от структуры цементного камня.

Автор защищает: новые экспериментальные данные кратковременных и длительных испытаний на сжатие, осевое растяжение и растяжение при изгибе, в том числе мелкозернистого (с различным содержанием МБ) и тяжелого (для сопоставления) высокопрочных бетонов нового поколения; предложения по описанию деформаций ползучести высокопрочных бетонов нового поколения; предложения по учету быстронатекающих деформаций ползучести высокопрочных бетонов нового поколения в мерах ползучести; предложения по учету влияния физической нелинейности высокопрочных бетонов нового поколения при высоких уровнях напряжений на ползучесть и диаграмму деформирования; результаты проверки изменения деформаций ползучести от дозировки модификатора в бетоне со временем; определение эффективности применения высокопрочных бетонов нового поколения в конструкциях зданий повышенной этажности из монолитного железобетона (стенах и ядрах жесткости, а также в изгибаемых элементах с большими пролетами без предварительного напряжения на примере расчетов конструктивных решений зданий в г. Москве).

Научную новизну работы составляют:

- новые экспериментальные данные по физико-механическим и реологическим свойствам высокопрочных мелкозернистых бетонов нового поколения и данные их сопоставления со свойствами равнопрочных традиционных бетонов на крупном и мелком заполнителе;

- сопоставимые (в пределах различий 1,5-3,5% для одинаковой дозировки МБ) значения начального модуля упругости у модифицированных мелкозернистых и тяжелых бетонов с одинаковой дозировкой МБ при их равной прочности;

- данные о сопоставимых деформациях ползучести (в пределах различий 8%) у модифицированных мелкозернистых и тяжелых бетонов с одинаковой дозировкой МБ при их равной прочности;

- данные о пониженных деформациях ползучести для высокопрочных мелкозернистых бетонов нового поколения при определенной концентрации модификатора по сравнению с традиционными высокопрочными мелкозернистыми бетонами;

- предложение по совершенствованию теоретических зависимостей для мер ползучести и диаграмм деформирования применительно к высокопрочным мелкозернистым и тяжелым бетонам нового поколения; предложения по определению момента трещинообразования изгибаемых элементов у высокопрочных бетонов с учетом ограниченных пластических деформаций; предложения по нормированию деформаций ползучести при расчете мелкозернистых бетонов нового поколения; результаты анализа влияния составляющих цементного камня (в первую очередь его кристаллических и гелеевых частей).

Практическая ценность и внедрение результатов

Полученные экспериментальные данные позволяют существенно дополнить существующую базу данных о физико-механических и реологических свойствах традиционных бетонов сведениями об аналогичных характеристиках высокопрочных бетонах нового поколения, особенно мелкозернистых с применением модификатора серии МБ, включающего микрокремнезем, золу-уноса, суперпластификатор и регулятор твердения. Разработанные теоретические зависимости и предложения для методов расчета и норм проектирования позволят повысить надёжность проектирования железобетонных конструкций из высокопрочных бетонов нового поколения как для нового строительства, особенно из монолитного железобетона, так и при усилении и реконструкции. Применение новых высокопрочных бетонов позволяет экономить расход арматуры и (или) бетона за счет уменьшения сечений несущих конструкций.

Результаты работы приняты для включения в новую разработку «Пособия по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций», а также использованы при составлении «Временной инструкции по учету новых высокопрочных бетонов класса ВбО - В90» для

ЗАО «Мосинжстройпроект».

Результаты работы использованы при вариантном расчете высотного здания в г. Москве.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации опубликованы в четырёх научных статьях. Материалы диссертации доложены и обсуждены на:

Конференции творческой молодёжи. Новые идеи развития бетона и железобетонных конструкций. ГУП «НИИЖБ», 2002 г.;

- Seventh CANMET/ACI International Conference on Superplaticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, October 20-23, 2003 Berlin, Germany (Седьмая CANMET/ACI международная конференция по суперпластификаторам и другим химическим добавкам в бетоне, 20-23 октября 2003 г.).

Настоящая работа выполнена в 2000-03 г.г. в лаборатории Механики железобетона ГУП «НИИЖБ» Госстроя РФ под руководством академика РААСН, д.т.н., проф. Н.И. Карпенко совместно с лабораторией Добавок в бетон ГУП НИИЖБ при непосредственной помощи и консультации по технологии бетонов с применением МБ д.т.н., проф. С.С. Каприелова и к.т.н. A.B. Шейнфельда. Часть экспериментальных исследований выполнялись на базе МГСУ при практической и консультативной помощи стар. преп. И.М. Безголова (МГСУ).

Диссертация состоит из введения, пяти глав и приложения.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Кузнецов, Евгений Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные исследования и полученные результаты позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Проведен комплекс экспериментально-теоретических исследований, результатам которых стали экспериментальные данные сопротивления высокопрочного мелкозернистого бетона в зависимости от дозировки модификатора и без него (то есть сделанного по традиционным технологиям), а также тяжелого модифицированного бетона. Проведена аналитическая обработка экспериментальных данных, результатам которой стали предложения по учету кратковременных и длительных характеристик высокопрочных бетонов с органоминеральными модификаторами в нормах.

2. В среднем для изучавшихся серий кубиковая прочность была -100 МПа, то есть бетоны можно отнести к классу В80 (при коэффициенте вариации 13,5%), меняясь от серии к серии в интервале -10%.

3. Призменная прочность с уменьшением содержания модификатора менялась в интервале от 63,7 МПа (при 50% МБ) до 81,0 МПа (10% МБ). Для тяжелого бетона призменная прочность была равна 84,7 МПа, а для серии с воздухововлекающей добавкой СНВ 68,7 МПа. Таким образом, коэффициент призменной прочности убывает с увеличением МБ до 0,68. Для тяжелого бетона коэффициент был выше, чем у мелкозернистого и составил 0,74. Для описания призменной прочности с помощью зависимости (3.1) вместо коэффициента 0,72 предлагается принять для мелкозернистых бетонов с повышенным содержанием МБ (20 и более процентов), а также с воздухововлекающей добавкой СНВ коэффициент 0,68, полученный экспериментально по прочностям кубов с ребром 10 см и призм размером 10x10x40 см. Тогда нормативное сопротивление бетона класса В80 будет КЬп=54,4 МПа, а расчетное 11ь=41,8 МПа.

Выявилось, что на модуль упругости и на коэффициент Пуассона в возрасте 28 - 35 суток сильное влияние оказывают условия хранения образцов после распалубки до испытаний. С введением модификатора до 10% от количества цемента, начальный модуль упругости увеличился на -12%, а затем, с увеличением процентного содержания модификатора, он стал уменьшаться (на -11%) . Серия с СНВ показала, что для неё начальный модуль упругости меньше на -15%. У тяжелого бетона с тем же содержанием модификатора, что и у соответствующего мелкозернистого бетона, модуль был выше по разным данным на 2-4,5%, что значительно меньше, чем аналогичная разница в СНиП для традиционных бетонов (25% для ВЗО) . В эксперименте удалось получить достаточно стабильное отличие между значением модуля для бетонов одного класса. Предлагается это учесть путём разделения модифицированных бетонов с органоминеральным модификатором на две группы: на бетоны с воздухововлекающей добавкой и повышенным содержанием МБ (50% и- более) , и на бетоны с содержанием МБ в количестве 10-20% без воздухововлекающих добавок. В большей мере это предложение будет относиться к мелкозернистым бетонам, так как для них изменение модуля будет более значительным. Тогда значение модуля для мелкозернистых бетонов первой группы по зависимости (3.3) (10-20% МБ) будет 436 тс/см2, а для второй группы (50% МБ и более и (или) воздухововлекающая добавка) модуль равен 388 тс/см2. При сравнении начальных модулей упругости при растяжении и сжатии оказалось, что разница составляет 5-10% и в одну и в другую стороны, что можно считать в пределах погрешности для испытаний на растяжение, поэтому предлагается принять модули при растяжении и сжатии, как и у традиционных бетонов, равными.

Среднее значение коэффициента Пуассона составило 0,25, а минимальное было равно 0,23. Предлагается принятое в СНиП значение коэффициента Пуассона равное 0,2 для модифицированных бетонов нового поколения класса по прочности В80 принять равным 0,25.

С течением времени призменная прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона изменились. Призменная прочность после 1,5 лет твердения при 70-85% относительной влажности окружающей среды значительно выросла. Для серий с МБ она выросла в большей степени (более 40%), чем без МБ (25%) . Серия с СНВ показала увеличение прочности на 28%, а тяжелый бетон на 23%. В связи, с чем предлагается коэффициент увеличения призменной прочности при благоприятных условиях принять равным 1,4. Для тяжелого бетона этот коэффициент предлагается оставить без изменения. Начальный модуль упругости вырос в значительно меньших пределах — 3% -f 11%. Коэффициент Пуассона в среднем стал равен 0,265.

Выполнена обработка диаграммы деформирования по проекту Новых норм и по формуле, предложенной Н.И. Карпенко. В первом случае (по проекту норм) предельные деформации принимались £ь ~2-Ю'5 = const, во втором случае учитывалось их изменение в зависимости от класса бетона. При этом формулы по проекту норм занижают деформации до 10% и более. Поэтому предлагается в нормах учитывать увеличение предельных деформаций в вершине диаграммы с увеличением класса бетона.

Прочность на растяжение при кратковременных испытаниях значительно зависит от условий хранения образцов до испытаний. При увеличении времени высыхания образца после камеры нормальных условий с относительной влажностью 100% до 4- суток прочность на растяжение при изгибе снижается более чем в 2 раза.

Прочность на осевое растяжение и на растяжение при изгибе у тяжелого бетона больше соответствующих прочностей мелкозернистых бетонов и соответственно составляют: на осевое растяжение — 4,32 МПа и ~2,75 МПа, на растяжение при изгибе — 6,03 МПа и ~4,51 МПа. Таким образом момент трещинообразования наибольший у тяжелого бетона.

Но со временем момент трещинообразования у мелкозернистых бетонов увеличивается (до -100%) и для серий с 10 и 20% МБ становится больше, чем у тяжелого бетона, у которого он вырастает не так значительно (-10%).

Отношение прочности при изгибе к прочности при растяжении в возрасте ~30 суток (коэффициент у определяющий переход от упругого момента сопротивления сечения к упруго-пластическому) для тяжелого бетона равен 1/40, для мелкозернистых 1,59-7-1,65. С увеличением времени этот коэффициент увеличивается и становится примерно равным нормативному 1,75. Со временем прочность на растяжение тяжелого бетона практически не увеличивается (-10%), а прочность мелкозернистого становится значительно больше (прирост -100%) и для некоторых серий становится выше, чем у тяжелого.

Введение модификатора в количестве 10% в общем то не увеличило деформации усадки. Для этой и контрольной серии (0 МБ) они составили соответственно 54хЮ~5 и 52хЮ"5 к 160 суткам наблюдения. Однако, для других серий, в которых дозировка модификатора увеличилась, усадка также увеличилась. Надо отметить, что добавление СНВ в бетон на усадку практически не повлияло. Тяжелый бетон показал усадку меньшую на -50%, чем мелкозернистый с тем же количеством МБ. Надо отметить, что скорость нарастания деформаций усадки с увеличением модификатора также увеличивалась. Так для серии с 50% МБ усадка стабилизировалась уже к -30 суткам наблюдения, с 20% МБ к -80 суткам, с 10% МБ к -100 суткам и без МБ к -160 суткам. Аналитическая обработка деформаций усадки показала, что увеличение деформации усадки со 180 суток наблюдения при увеличении времени наблюдения до бесконечности составляет от 1% до 9% и уменьшается с увеличением модификатора. Для бетона без модификатора аналогичное увеличение составляет

34%. Таким образом, предельные (условно предельные) относительные деформации при /->«» составляют:

- 69,7хЮ"5 ДЛЯ серии 1ж (без МБ) ,

- 58,бхЮ"5 ДЛЯ серии 2ж (10% МБ) ,

- 80,4хЮ"5 ДЛЯ серии Зж (20% МБ) ,

- 94, 1х10"5 ДЛЯ серии 4ж (50% МБ) ,

- 85,4х10~5 ДЛЯ серии 5ж (20% МБ + СНВ),

- 37, 5х10~5 ДЛЯ серии бж (20% МБ, тяжелый бетон).

13. Было установлено, что введение модификатора значительно уменьшает ползучесть мелкозернистого бетона. Особенно это заметно для серии с 10% содержанием МБ (мера уменьшилась более чем в 2 раза, на 56%). Далее с увеличением модификатора деформации ползучести также увеличиваются, по сравнению с 10%м составом на 21% (серия 20% МБ) и на 35% (серия 50% МБ) . Мера ползучести серии Зж (20% МБ) была на 12% больше тяжелого бетона с аналогичным содержанием модификатора. Однако мера для серии 2ж (10% МБ) была наименьшей среди всех испытанных серий и на 7% меньше чем для тяжелого бетона бж (правда с большим содержанием модификатора).

14. Меры ползучести при осевом растяжении для тяжелого и мелкозернистого бетона больше меры ползучести при сжатии в 1,25 и 1,46 раза соответственно.

15. Деформации ползучести аналитически обрабатывались по формулам C.B. Александровского и И.Е. Прокоповича. При этом в этих формулах использовались предельные значения мер простой ползучести, вычисленные по методике [19], которые составили (МПа-1) :

- 3,93х10"5 для серии 1ж (без МБ),

- 1,ббх10~5 для серии 2ж (10% МБ),

- 2, 03х10~5 для серии Зж (20% МБ),

- 2,27х10"5 для серии 4ж (50% МБ),

- 2,33х10"5 для серии 5ж (20% МБ + СНВ),

- 1,88х10"5 для серии бж (20% МБ, тяжелый бетон).

16. Результаты подбора меры линейной ползучести (когда функция нелинейности /с=1) показали, что при установленных в диссертации коэффициентах, формула, предложенная C.B. Александровским, практически точно описывает деформации ползучести высокопрочного бетона. Формула, предложенная И.Е. Прокоповичем, приводит к некоторым, но вполне допустимым погрешностям. Поэтому для приблизительных расчетов можно пользоваться формулой (4.11) И.Е. Прокоповича, а для более точных расчетов необходимо использовать формулу (4.13) - (4.16), предложенную C.B. Александровским. При разгрузке при высоких уровнях напряжений нелинейная часть деформаций ползучести была частично обратима.

17. Формулы, предложенные C.B. Александровским и И.Е. Прокоповичем для описания деформаций ползучести на начальном участке (до 2- - 5— суток) кривой деформаций занижают деформации ползучести. Этот недостаток устраняется путём умножения мер на дополнительную функцию (4.18), установленную в данной диссертации.

18. Мера ползучести C.B. Александровского с предложенными в данной работе коэффициентами, удовлетворительно согласуются с результатами экспериментов других исследователей в НИИЖБ (Ф. А. Иссерс и М.Г. Булгакова [27]) и в ЦНИИС (Н.В. Смирнов и др. [58]).

19. Получившееся в результате обработки значение коэффициента фы (характеризующий кратковременную ползучесть при расчете деформаций железобетонных элементов по СНиП 2.03.01-84*) в среднем для низкого и для высокого уровней напряжений был равен 0,91. Значения коэффициента фь2 (характеризующего длительные деформации, например прогиб изгибаемых элементов со временем) для тяжелого бетона 1,92 — меньше чем по СНиП для традиционных бетонов; для мелкозернистых модифицированных бетонов значения составляют 1,9 и 2,02, что сопоставимо и даже меньше, чем по СНиП для тяжелых традиционных бетонов и значительно меньше, чем для традиционных мелкозернистых бетонов. Однако, для традиционного (без модификатора) мелкозернистого высокопрочного бетона фь2=2,54, что примерно равно коэффициенту по СНиП (фь2=2,б для мелкозернистого группы А).

20. Расчетным путем выявилась эффективность применения высокопрочного бетона в изгибаемых элементах с большими пролетами (как правило, 6-г8,5 м, но иногда и до 15 м) , которые планируется делать без предварительного напряжения. Применение этих бетонов в изгибаемых элементах с одной стороны увеличивает жесткость сжатой зоны (за счет увеличения модуля упругости) , а с другой стороны при применении высокопрочного бетона отдаляется момент трещинообразования (за счет большей прочности высокопрочного бетона на растяжение и на изгиб). Положительный эффект складывается за счет уменьшения высоты сечения (на -15% при том же армировании и тех же прогибах конструкции) , и (или) расчетного армирования (до -17%).

В ГУП НИИЖБ С.С. Каприеловым и A.B. Шейнфельдом было дано развитие теории ползучести А.Е. Шейкина [67] на высокопрочном бетоне. Проведенные в диссертационной работе исследования показали хорошее согласование данных указанной теории с результатами экспериментов. С.С. Каприеловым и

A.B. Шейнфельдом были построены теоретические кривые зависимостей предельной ползучести и начального модуля упругости бетона от содержания МБ, качественно совпадающие с экспериментальной кривой. То есть экспериментальным путем удалось доказать влияние дозировки МБ, а следовательно и изменения параметров структуры цементного камня, которые меняются с изменением содержания МБ на ползучесть и модуль упругости бетона. Качественное совпадение расчетного изменения меры ползучести и модуля упругости высокопрочного бетона с аналогичными экспериментальными кривыми говорит о достоверности данных, полученных опытным путем.

Определён наиболее оптимальный состав высокопрочного мелкозернистого бетона. По результатам проведенных кратковременных и длительных испытаний и их аналитической обработки было установлено, что при примерно одинаковой кубиковой прочности наибольшей призменной прочностью, максимальным модулем упругости, наименьшей усадкой и ползучестью среди мелкозернистых бетонов нового поколения и мелкозернистого бетона сделанного по традиционной технологии, обладает серия 2ж (с 10% модификатора МБ от массы цемента) . При этом ползучесть и начальный модуль упругости этой серии сопоставимы с аналогичными характеристиками у тяжелых бетонов нового поколения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кузнецов, Евгений Николаевич, 2004 год

1. Александровский C.B. Расчёт бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учётом ползучести. Стройиздат, 1973.

2. Александровский C.B., Васильев П.И. Экспериментальные исследования ползучести бетона. В сборнике «Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций», Стройиздат, 1976.

3. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести бетона. Гостехтеоретиздат, 1952.

4. Арутюнян Н.Х., Александровский C.B. Современное состояние развития теории ползучести бетона. В сборнике «Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций», Стройиздат, 1976.

5. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р. Новый век: Новые эффективные бетоны и технологии. Материалы 1-й всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона. М., 2001.

6. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М., 1998.

7. Батраков В.Г. Модификаторы бетона новые возможности. Материалы 1-й всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона.

8. Берг О.Я., Щербаков E.H. Об эффективности методов прогноза величин деформаций ползучести и усадки бетона. В сборнике «Ползучесть и усадка бетона», Москва, 1969.

9. Берг О.Я., Щербаков E.H., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. Стройиздат, 1971.

10. Ю.Берг О.Я., Щербаков E.H., Прокопович И.Е.,

11. Застава М.М. К обоснованию единой методики нормирования деформаций ползучести и усадкибетона. Изв. вузов. Сер.: Стр-во и архит-ра, 1977, №3, стр.3-6.

12. И.Биациоли Ф. Товарная бетонная смесь: старый новый материал для XXI века. Материалы 1-й всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона. М., 2001.

13. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Изд. Харьк. гос. ун-та, 1968.

14. Бондаренко В.М., Бондаренко C.B. Инженерные методы нелинейной теории железобетона. Стройиздат, 1982.

15. Боришанский М.С. Дополнительные данные по модулю упругости, усадке и ползучести прокатного бетона, Научно-технический отчёт, НИИЖБ, i960.

16. Васильев П.И. Некоторые вопросы пластических деформаций бетона. Известия ВНИИГ, т. 49, 1953.

17. Гвоздев A.A., Яшин A.B., Петрова К.В., Белобров И.К., Гузеев Е.А. Прочность, структурные изменения и деформации бетона. М., Стройиздат, НИИЖБ, 1978.

18. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по бетонным образцам.

19. ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.

20. ГОСТ 24544—81 Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести.

21. Доркин В.В., Зайцев Ю.В. Некоторые фундаментальные аспекты усадки цементных систем. Сб. Прочность и надежность конструкций., М., 1993.

22. Иссерс Ф.А., Булгакова М.Г. Раздел о ползучести в научно-техническом отчете по теме: «Исследовать свойства бетонных смесей и бетонов с модификатором МБ-01», М., НИИЖБ, 1998.

23. Иссерс Ф.А., Булгакова М.Г., Вершинина Н.И. Прочностные и деформативные свойства высокопрочных бетонов с модификатором МБ 10-01. Бетон и железобетон, № 3, 1999, стр. 6-9.

24. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Кривобородов Ю.Р. Влияние структуры цементного камня с добавками микрокремнезёма и суперпластификатора на свойства бетона. Бетон и железобетон, №7, 1992, стр. 4-7.

25. Каприелов С.С., Батраков В.Г., Шейнфельд A.B. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива. Бетон и железобетон, № б, 1999, стр. 6-10.

26. Каприелов С.С., Булгакова М.Г., Вихман Я.Л. Деформативные свойства бетонов с использованием ультрадисперсных отходов Ермаковского заводаферросплавов. Бетон и железобетон, № 3, 1991, стр. 24-25.

27. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B. Бетоны нового поколения с высокими эксплуатационными свойствами. Материалы международной конференции. Долговечность и защита конструкций от коррозии. Москва, 1999, стр. 191-196.

28. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B. Высокопрочные бетоны с органоминеральными модификаторами серии «МБ». Структура и свойства. Материалы конференции. 1-я всероссийская конференция по проблемам бетона и железобетона.

29. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Батраков В.Г. Комплексный модификатор бетона марки МБ-01. Бетон и железобетон, №5, 1997, стр. 38-41.

30. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Силина Е.С., Жигулёв Н.Ф., Борыгин С.Т. Высокопрочные бетоны повышенной морозостойкости с органоминеральным модификатором. Транспортное строительство, №11, 2000, стр. 24-27.

31. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона, Москва Стройиздат, 1996.

32. Карпенко С.Н. Исследование меры ползучести бетона с учетом быстро натекающих деформаций ползучести. Материалы студенческой конференции в МГУПС, 1998.

33. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров, Наука, 1984.

34. Литвинов Р.Г. Влияние мезо- и макроструктуры тяжелого бетона на деформации ползучести. Межвузовский тематический сборник трудов: «Совершенствование методов расчёта и исследования новых типов железобетонных конструкций». ЛИСИ, 1979, стр. 107-114.

35. Мельник P.A., Пацула А.Я. Исследование нелинейной ползучести высокопрочных бетонов. Бетон и железобетон, № 3, 1973, стр. 39-40.

36. Мельник P.A., Федорчук В.И., Лубенец И.И. Механические свойства высокопрочных бетонов марок 800 и 1000. Бетон и железобетон, № 8, 1975, стр. 7-10.

37. Методические рекомендации по исследованию усадки и ползучести бетона. МР-1-75. М., НИИЖБ, 1975 год.

38. Методические рекомендации по расчету напряженного состояния железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом ползучести и усадки бетона. М.: 1987.

39. Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м. М., 2002.

40. Особенности деформаций бетона и железобетона и использование ЭВМ для оценки их влияния на поведение конструкций. Стройиздат, 1969.

41. Перо JI. Дж. Высокопрочные бетоны в Англии. Бетон и железобетон, № 12, 1970, стр. 40-42.

42. Писанко Г.Н. Сопротивление высокопрочного бетона растяжению. Бетон и железобетон, № 3, 1970, стр. 27-28.

43. Прокопович И.Е., Застава М.М. О расчётном определении предельных длительных деформаций тяжелого бетона. Бетон и железобетон, №5, 1972, стр. 35-37.

44. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. — М., Стройиздат, 1989, с. 36.

45. Рекомендации по учёту ползучести и усадки бетона при расчёте бетонных и железобетонных конструкций. — НИИЖБ, Стройиздат, Москва, 1988.

46. Ржаницын А.Р. Теория ползучести. Стройиздат, 1968.

47. Свиридов Н.В. Особо прочный цементный бетон. Энергетическое строительство, № 8, 1991, стр. 2129.

48. Свиридов Н.В., Коваленко М.Г. Бетон прочностью 150 МПа на рядовых портландцементах. Бетон и железобетон, № 2 1990 стр. 21-22.

49. Свиридов Н.В., Коваленко М.Г., Чесноков В.М. Механические свойства особо прочного цементного бетона. Бетон и железобетон, № 2 1991 стр. 7-9.

50. Силина Е.С., Шейнфельд А.В., Жигулёв Н.Ф., Борыгин С.Т. Свойства бетонных смесей с модификаторомбетона МБ-01. Бетон и железобетон/ № 1, 2001, стр. З-б.

51. Смирнов Н.В. (руков.темы). Науч.-техн. отчет по теме: «Исследование свойств и обработка технологии изготовления конструкций из сверхпрочных бетонов с разработкой предложений по их использованию в мостовых конструкциях», М., ЦНИИС, 1998.

52. Степанова В.Ф., Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Барыкин П.И. Влияние добавок микрокремнезёма на коррозионную стойкость арматурной стали в бетоне. Бетон и железобетон, № 5, 1993, стр. 28-30.

53. Сытник В.И. Исследование прочности, деформативности и релаксации напряжений в высокопрочных бетонах. Бетон и железобетон, № 7, 1962, стр. 297-302.

54. Сытник В.И., Иванов Ю.А. Усадка и ползучесть высокопрочных бетонов. В сб. : «Высокопрочные бетоны». «Буд1вельник», Киев, 1967.

55. Трамбовецкий В.П. Новый бетон новые термины. Строитель, № 2, 2001, стр. 63.

56. Улицкий И.И. Определение величин деформаций ползучести и усадки бетонов. Госстройиздат УССР, Киев, 1963.

57. Фудзии Т., Дзако М. Механика разрушения композитных материалов. М.: Мир, 1982.

58. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона, Мецниереба, Тбилиси, 1979.

59. Шейкин А.Б., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура- и свойства цементных бетонов, Стройиздат, 1979.

60. Щербаков E.H. О прогнозе величин деформаций ползучести и усадки тяжелого бетона в стадии проектирования конструкций. Труды ЦНИИС, вып. 70., «Транспорт», 1969.

61. Щербаков E.H. Особенности быстронатекающей ползучести бетона и способ прогнозирования этих деформаций. — В сб.: Исследования прочности бетона и железобетонных конструкций для транспортного строительства. — М.: ЦНИИС, 1990.

62. Щербаков E.H. Развитие практических методов учёта ползучести и усадки бетона при проектировании железобетонных конструкций. Бетон и железобетон, № 8, 1967, стр. 19-22.

63. Яценко Е.А., Корнилова C.B., Бовин A.A., Соссу Г. Теория ползучести железобетонных конструкций. Днепропетровск, 2000.

64. Яшин A.B. Ползучесть бетона в раннем возрасте. — в сб. трудов НИИЖБ: Исследование свойств бетона и железобетонных конструкций, вып. 4, М., Госстройиздат, 1959, с. 18-73.