Технологические особенности применения бетона, армированного смесью стальных волокон тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат технических наук Зябликов, Дмитрий Петрович

• Зябликов, Дмитрий Петрович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зябликов, Дмитрий Петрович

Содержание

Введение

1 Анализ состояния вопроса и постановка задач исследований

1.1 Технология монолитных бетонных работ в строительстве и пути её совершенствования

1.2 Опыт применения сталефибробетона в строительстве

1.3 Стальные волокна, применяемые для изготовления сталефибробетонов

1.4 Влияние химических добавок на технологические свойства смесей и физико-механические характеристики бетонов

2 Исследование прочностных свойств сталефибробетонов

2.1 Методика исследований и применяемые материалы

2.2 Влияние количества щебня и песка

2.3 Влияние прочности стального волокна

2.4 Армирование бетонов композицией стальных волокон различных длин

3 Исследования влияния добавок суперпластификаторов на технологические параметры бетонной смеси

3.1 Методика исследований

3.2 Жёсткость бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин

3.3 Определение оптимального времени приложения уплотняющих воздействий

3.4 Влияние добавок - суперпластификаторов на кинетику набора прочности

4 Технология приготовления и применения бетонных смесей,

армированных композицией стальных волокон различных длин

4.1 Прогнозирование технологических параметров бетонов, армированных смесью стальных волокон

4.2 Получение композиции стальных волокон различных длин

4.3 Приготовление бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин

4.4 Область рационального применения

4.5 Рекомендации по получению требуемых технологических свойств смеси и по её использованию

4.6 Сокращение расхода стали от применения бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин и

практическая реализация результатов исследований

Общие выводы:

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологические особенности применения бетона, армированного смесью стальных волокон»

Введение.

Современное состояние строительного комплекса характеризуется переориентацией на реконструкцию строительных объектов, возведением зданий в стеснённых условиях, с индивидуальными объёмно-планировочными решениями и др. Всё это диктует необходимость обеспечения надёжности и безопасности зданий и сооружений, на основе современных технологий.

Для успешного выполнения этих задач бетон и железобетон следует рассматривать как основной строительный материал, значение которого будет прогрессировать [16, 60, 61]. Повышение эффективности производства и качества продукции, экономия трудовых затрат и энергетических ресурсов ставят перед наукой новые задачи по совершенствованию технологии производства работ.

Большой вклад в развитие и совершенствование технологии производства работ внесли учёные: Афанасьев A.A., Баженов Ю.М., Головнев С.Г., Данилов H.H., Десов А.Е., Евдокимов В.А., Жаворонков Е.П., Крылов Б.А., Мауль В.П., Мчедлов-Петросян О.П., Совалов И.Г., Соломатов В.И., Одинцов Д.Г., Топчий В.Д., и др.

Достижения науки о бетонах позволяют управлять свойствами этих материалов и выбирать наиболее эффективный способ их приготовления. Способы управления процессами структурообразования и технологическими свойствами дисперсно-армированных материалов, обеспечивающие повышение таких свойств бетона, как прочность на растяжение, прочность на истирание, трещиностойкость, морозостойкость и др., открывают новые пути синтеза прочности и необходимых технологических свойств.

В рамках общеизвестной технологии сложно обеспечить повышение физико-механических свойств бетона на значительную величину, что не отвечает возрастающим требованиям строительства.

Одним из направлений в области создания бетонов с улучшенными показателями прочности является сталефибробетон - мелкозернистый бетон, армированный равномерно распределёнными по объёму стальными волокнами (фибрами). Идея сталефибробетона заключается в том, что вводимые в бетонную смесь стальные волокна способствуют улучшению работы бетона при воздействии различных нагрузок. "Комбинирование жёстких - и поэтому обладающих значительными резервами прочности - волокон с матрицей (бетоном) позволяет ... локализовать опасность, связанную с хрупким разрушением матрицы" [107].

Большой вклад в изучение фибробетона внесли отечественные и зарубежные учёные: Аболинып Д.С., Батсон Г.Б., Берг И., Волков И.В., Евсеев Б.А., Коротышевский О.В., Кравинскис В.К., Курбатов Л.Г., Лакотне Ф., Лобанов И.А., Малинина Л.А., Михайлов К.В., Михаэль Б., Павлов А.П., Рабинович Ф.Н., Романов В.П., Ромуальди Д.П., Рыбасов В.П., Талантова К.В., Хайдуков Г.К. Ханнант Д. и др.

Активно занимаются исследованиями в области фибробетонов в таких странах как Англия, Австралия, Франция, Россия, Казахстан, США, Италия, ФРГ, Япония и др. [112, 114].

Многочисленные исследования показывают, что сталефибробетон обладает рядом ценных свойств, одним из которых является более высокая по сравнению с обычным бетоном прочность на растяжение [20, 71, 79, 93].

Важным свойством сталефибробетона является повышенная трещино-стойкость [71]. Фибровая арматура, произвольно ориентированная при достаточной равномерности распределения по объёму, более эффективно воспринимает усилия любого направления. После образования трещин, которое происходит при разрыве фибр и при нарушении их сцепления с бетонов, оставшиеся фибры, блокируя трещину со всех сторон, препятствуют дальнейшему их росту и развитию. За счёт более высокой трещиностойкости сталефибробетон обладает также повышенной морозостойкостью, огнестойкостью

и водонепроницаемостью. Ценным качествами сталефибробетона являются повышенная износостойкость, ударная и динамическая стойкость [71, 93].

Область применения сталефибробетона определяется технико-экономической эффективностью, которая обуславливается наиболее полным использованием его преимуществ по сравнению с обычным бетоном и железобетоном.

Опыт применения сталефибробетона в нашей стране и за рубежом позволил определить рациональные области применения этого материала. Наиболее эффективно использование сталефибробетона в конструкциях, к которым предъявляются требования повышенной трещиностойкости, стойкостью к истираемости, сопротивляемости ударным и знакопеременным нагрузкам.

Использование сталефибробетона перспективно как в сборных, так и в монолитных конструкциях: дорожных и аэродромных покрытиях, пролётных строениях мостов, полах промзданий, подпорных стенах, стенах банков и хранилищ денежных и материальных ценностей, облицовок шахт тоннелей и огнезащитных футеровок из торкретбетона, фундаментов машин и т.п. Эффективность применения сталефибробетонных конструкций может быть достигнута за счёт снижения трудозатрат на арматурные работы, совмещения технологических операций приготовления бетонной смеси и армирования, сокращения расхода стали и бетона за счёт уменьшения толщины конструкций, увеличения долговечности конструкций и снижения затрат на текущий ремонт.

При использовании стальных волокон в комбинации с обычной или предварительно напряжённой арматурой достигается возможность получения конструкций с уменьшенным расходом дорогостоящего металла [93].

При армировании сталефибробетона используются те или иные виды стальных волокон и, как правило, одной длины. Но в последнее время появились работы описывающие армирование бетонов смесью (композицией) во-

локон различных длин [23], позволяющие получать повышенные прочностные характеристики по сравнению с армированием волокнами одной длины.

Изменение физико-механических свойств сталефибробетонов достигается путём использования в качестве армирования смеси стальных волокон различных длин. Поэтому необходимо исследовать технологические особенности смесей и бетонов, приготовленных с армированием композицией стальных волокон разных длин.

Целью диссертационного исследования является разработка технологии применения бетона, армированного смесью стальных волокон различных длин.

Достижение поставленной в диссертации цели осуществляется решением следующих основных задач:

- разработка способа приготовления смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин;

- экспериментальные исследования технологических характеристик стале-фибробетонных смесей;

- определение зависимости удобоукладываемости сталефибробетонной смеси и прочности затвердевшего бетона от влияния водоцементного отношения, от количества и вида добавки-суперпластификатора, от процента армирования бетонной смеси и момента времени приложения уплотняющих вибрационных воздействий;

- исследование процессов роста прочности сталефибробетона;

- исследования физико-механических характеристик сталефибробетона;

- разработка технологического регламента на приготовление и применение бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин.

Научная новизна результатов исследований представлена:

- зависимостями влияния процента армирования, водоцементного отношения и количества добавки-суперпластификатора на технологические параметры;

- параметрами соотношений волокон различных длин в композиции и зависимостью влияния количества волокон длиной 20, 30 и 40 мм в смеси волокон на физико-механические характеристики сталефибробетона.

- выявленными границами удобоукладываемости сталефибробетонных смесей в зависимости от вида конструкций;

- технологической последовательностью приготовления и применения бетона, армированного смесью стальных волокон;

- алгоритмом и программами, позволяющими проектировать параметры сталефибробетонных смесей с заданной удобоукладываемостью и прогнозировать физико-механические характеристики сталефибробетона

Практическая ценность работы состоит в том, что:

- составлены рекомендации по назначению удобоукладываемости бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин в зависимости от вида конструкции;

- разработан и издан "Технологический регламент на приготовление и применение бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин в условиях строительной площадки".

Внедрение результатов:

- Материалы диссертационных исследований были использованы при составлении рекомендаций по технологии приготовления сталефибробетонных смесей для устройства временной крепи из торкрет бетона, перегонных тоннелей Челябинского метро.

- Получена опытная партия смеси стальных волокон с требуемым содержанием волокон различных длин в ЗАО ПТО "Градское".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях в Челябинском государственном техническом (Южно-Уральском государственном) университете (Россия) и в Рудненском индустриальном институте (Казахстан) в 1995-1998 гг.; на пятой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Алматинского автомобильно-дорожного института "Совершенствование техники и технологических процессов строительства, автомобильных дорог и автотранспорта" (г. Алматы, 1995 г.).

Достоверность экспериментальных данных, полученных аналитических выражений и зависимостей, выводов подтверждается достаточным количеством проведённых экспериментов, адекватным выбором математических моделей, применением современных методов математической обработки результатов исследований, сопоставлением полученных данных на ЭВМ с результатами экспериментов.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов и основных выводов, изложенных на 135 страницах, 30 рисунков, 15 таблиц, 13 страниц библиографии (125 наименований) и содержит 19 страниц приложений.

Работа выполнена в Южно-Уральском государственном университете на кафедре "Технология строительного производства". Исследования по структурообразованию и уплотнению (глава 3) проводились в Рудненском индустриальном институте на кафедре "Технология строительного производства" при консультациях к.т.н., доцента Мауля В.П.

Публикации. Основные положения представленной работы изложены в 9 печатных работах.

1 Анализ состояния вопроса и постановка задач

Заключение диссертации по теме «Технология и организация строительства», Зябликов, Дмитрий Петрович

6. Результаты исследования физико-механических свойств бетонных смесей, армированных композицией стальных волокон различных длин, доказывают, что применение этих смесей обеспечивает снижение материальных и трудовых затрат за счёт экономии расхода бетона и стали, за счёт совмещения стадий армирования и приготовления бетонной смеси и более высоких физико-механических характеристик сталефибробетона. Применение в качестве армирования бетонов смеси стальных волокон позволяет осуществлять эконо

102 л мию стальных волокон (от 12,5 кг/м ) без снижения прочностных свойств сталефибробетона.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зябликов, Дмитрий Петрович, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. - М: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987.

4. Опыт заводского изготовления дорожных плит из сталефибробетона. Соловьёв Б.В., Евсеев Б.А., Зива А.Г., Пышминцев А.Ю., Чурсин Ю.П., Белов A.B. // Экспресс информация. М.: ВНИИЭСМ - 1984, с. 7 - 10

5. Машины и оборудование для бетонных и железобетонных работ / Я.Г. Могилевский, И.Г. Совалов, A.JT. Копелевич; Под общ. ред. М.Д. Полосина, В.И. Полякова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1993. 199 е.: ил.

6. Справочник мастера - строителя / В.А. Ангизитов, А.П. Котов, А.П. Новак и др.; Под ред. Д.В. Коротеева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. 544 е.: ил.

7. A.c. 280962 СССР, МКИ G 01п 33/38; G 01п 29/00 Резонансная установка / И.Г. Гранковский, ИГ. Бушев (СССР). - № 1320376/29-33; Заявлено 26.03.69 // Открытия. Изобретения. - 1970, - № 28.

8. A.c. 419780 СССР, МКИ G 01п 29/00 Резонансная установка для определения кинетики структурообразования материалов / И.Г. Гранковский, H.H. Круглицкий, И.Г. Бушев (СССР). - № 1767099/29-33; Заявлено 03.04.72. // Открытия. Изобретения. - 1974, - № 10.