авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Материалы и конструкции для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений (системный подход)

-- [ Страница 2 ] --

В данной главе изучена динамическая прочность мелкозернистых бетонов, а также выносливость бетона при динамических воздействиях. Исследовано влияние технологических факторов на выносливость бетона: выносливость обычного бетона, выносливость мелкозернистого бетона и сопротивление мелкозернистого бетона сейсмическим нагрузкам.

Разработан экспериментальный стенд для проведения исследований и испытаний материалов и фрагментов зданий и сооружений на ударные воздействия. Исследован удар как процесс, имеющий комплексный характер воздействия. Кинематическая схема и общий вид стенда представлены на рисунке 1.

В данной главе мелкозернистый бетон рассмотрен как наиболее рациональный бетон для ремонта и восстановления конструкций. Поэтому проблема целенаправленного управления технологическими и эксплуатационными свойствами мелкозернистых бетонов для ремонта и восстановления конструкций путем применения новых эффективных модификаторов приобретает с каждым годом все большую актуальность.

Обоснована возможность широкого регулирования свойств мелкозернистых бетонов в соответствии с требованиями ремонта и восстановления конструкций.

Проведенные исследования стойкости мелкозернистых бетонов позволили сделать следующий вывод: мелкозернистые бетоны с добавкой ПАВ обладают высокими эксплуатационными свойствами и наиболее приемлемы для использования при ремонте и восстановлении бетонных и железобетонных конструкций.

При использовании метода механохимической активации вяжущего и наполнителя можно значительно повысить эффективность химической добавки. Нами установлено, что мелкозернистый бетон, приготовленный на многокомпонентном вяжущем при одном и том же расходе цемента, имеет более высокие значения прочности (в том числе прочность на изгиб и растяжение), морозостойкости и водонепроницаемости, а так же пониженное приведенное удлинение. Эти свойства приобретают особую актуальность при восстановлении конструкций с целью повышения их сейсмостойкости.

Анализ данных при исследовании структурообразования мелкозернистого бетона показал, что введение ПАВ увеличивает период формирования структуры мелкозернистого бетона на 3,5-4,0 часа, что связано с замедлением процесса гидратации цемента в начальный период твердения.

а)

 б)  Экспериментальный стенд-0

б)

  Экспериментальный стенд для-1

Рисунок 1

Экспериментальный стенд для исследования прочностных
характеристик сейсмостойких строительных материалов:

а кинематическая схема (1 зарядное устройство, 2 – цилиндр, 3 – поршень, 4 – молот, 5 –направляющие, 6 – редуктор, 7 – электронный секундомер, 8 – датчики, 9 – ударник, 10 – испытываемый образец); б общий вид

При формировании структуры мелкозернистого бетона и ее последующем твердении изменяется прочность, пористость, тепловыделение, электропроводность и другие свойства, которые сопровождаются объемными изменениями. В зависимости от условий твердения мелкозернистый бетон может либо увеличиваться, либо уменьшаться в объеме. Эти изменения значительны на первоначальном этапе формирования структуры и постепенно затухают во времени. Данное обстоятельство необходимо учитывать при назначении режимов ТВО и при разработке технологии ремонта и восстановления конструкций, изделий и деталей из мелкозернистого бетона и железобетона.

Важное значение при ремонте имеет сцепление старого и нового бетона. Для улучшения сцепления необходимо применять специальные технологии. Прочность сцепления нового и старого бетона, как правило, ниже прочности при растяжении сплошного бетона. Обычно она составляет 30-70% от прочности сплошного бетона. Величина сцепления зависит от подготовки поверхности, структуры старого и нового бетона, использованных материалов, состава бетона, кинетики твердения и ряда других факторов.

Однако, при применении специальных технологий возможно повышение прочности сцепления и получение шва более прочного, чем прочность бетона при растяжении. В этом случае разрушение происходит не по шву, а по слоям бетона, прилегающих к шву. Причем разрушение может происходить как по старому, так и по новому бетону, в зависимости от того, у которого из них ниже прочность при растяжении. Для обеспечения слитной работы старых и новых слоев конструкции целесообразно проведение пропитки старых ослабленных слоев специальными составами, применение слоистых швов (с промежуточным упрочняющим слоем) и специальной технологии производства ремонтных работ.

Для оптимального решения задач ремонта бетонных и железобетонных конструкций необходимо управлять деформативными свойствами бетона и сравнительно точно прогнозировать их численные показатели. Поскольку деформации зависят от вида используемых материалов, вида и дозировки специальных добавок, состава бетона и ряда других факторов, прогнозирование свойств нового бетона проводится способами компьютерного моделирования.

Проведенные исследования показали, что для подготовки сейсмостойкой структуры строительных композитов и бетонов наиболее эффективно применение пропитки.

В третьей главе «Исследование и разработка составов специальных мелкозернистых бетонов для сейсмостойких конструкций» разработаны и исследованы мелкозернистые бетоны для повышения сейсмостойкости зданий и сооружений (на основе новых видов цемента).

Среди новых видов цемента большой научный интерес и практическое значение приобрели расширяющиеся и безусадочные цементы. Для них характерно равномерное, происходящее в раннем возрасте расширение, которое компенсирует последующую их усадку, благодаря чему решается одна из сложных проблем в области бетоноведения – предотвращение отрицательных усадочных деформаций, что позволяет с успехом использовать их при ремонте и восстановлении бетонных и железобетонных конструкций, особенно, при заделке раковин, выбоин, сколов, сквозных пробойных отверстий, трещин и т.д.

Применение расширяющей добавки позволило нам получить мелкозернистые бетоны с заданными деформативными свойствами, что очень важно для восстановления сейсмостойкости конструкций. При увеличении дозировки расширяющей добавки увеличивается степень расширения бетона и компенсируется его усадка. При применении суперпластификатора совместно с расширяющей добавкой увеличивается степень расширения бетонов. В работе установлено, что введение суперпластификатора с расширяющей добавкой повышает прочность мелкозернистого бетона. Это связано со снижением водосодержания и, соответственно, снижением пустотности и повышением плотности бетона.

Современное строительство, ремонт и реконструкция зданий и сооружений выдвигают особые требования к их надежности при сейсмических воздействиях, и тем самым инициируют разработку новых составов и технологий бетона повышенной сеймостойкости. Хорошо себя зарекомендовали пропитанные мелкозернистые бетоны.

В диссертационной работе предложен новый пропиточный материал: отстои технических растительных масел (ОТРМ). Растительные масла получают из растений прессованием или экстракцией растворителями. Получаемые сырые масла содержат примеси (свободные жирные кислоты, красящие вещества). Эти примеси состоят из фосфатидов, слизи и различных механических загрязнений. Фосфатиды и слизи гидрофильны и снижают водостойкость покрытия. Свободные жирные кислоты и продукты их распада снижают скорость высыхания покрытий и ухудшают их исходные свойства.

Большинству требований, предъявляемых к пропиточным составам, удовлетворяют ОТРМ, относящиеся к группе высыхающих. Вязкость ОТРМ резко снижается при температуре 130-1400С, а отвердение наиболее интенсивно при температуре до 2000С.

В данном случае для повышения степени пропитки бетонов ОТРМ возможно применение метода «самовакуумирования». Степень заполнения пор бетона пропиточным составом зависит также от размера его молекул. Для ММА, размер молекул которого составляет 10-20 мкм, степень заполнения пор – около 75%. В случае применения ОТРМ степень заполнения составляет 40-50%.

Так как отвердевшие ОТРМ имеет невысокую прочность, то более эффективно использовать их для повышения стойкости бетонов.

В процессе экспериментальных исследований пропитанных мелкозернистых бетонов определяли количество поглощенного масла, прочность при сжатии и водопоглощение.

Проведенные в диссертационной работе исследования выявили, что пропитка бетона растительным маслом повышает прочность в 1,2-1,3 раза. Объем масла, поглощенного бетоном, уменьшается с увеличением расхода заполнителя в бетоне. Введение в цементный камень заполнителя приводит к образованию так называемой «дефектной» пористости контактного слоя между цементным камнем и зернами заполнителя. Причем объем «дефектных» пор в бетоне тем больше, чем выше концентрация заполнителя и его удельная поверхность. Размер этих пор превышает 5010-4 см, поэтому они, по указанным выше причинам, заполняются не полностью.

Коэффициент насыщения бетона при увеличении водоцементного отношения (В/Ц) также возрастает. Это можно объяснить возрастанием доли мелких пор вследствие более высокой степени гидратации цемента. Очевидно, что решающую роль в данном случае играет прочность бетонной матрицы, которая снижается при увеличении В/Ц бетонной смеси.

В результате выполненных исследований было выявлено, что долговечность модифицированных мелкозернистых бетонов зависит от структуры исходного бетона и глубины пропитки.

Проведенными в диссертационной работе экспериментальными исследованиями установлено влияние на морозостойкость бетона деформаций, возникающих в результате физических процессов в его скелете вследствие изменений температуры, влажности, фазовых переходов воды, находящейся в порах бетона. Деформации отрицательно влияют на совместную работу старого и нового бетона, на адгезию нового бетона со старым при производстве ремонтно-восстановительных работ.

Мелкозернистый бетон с дисперсным армированием может быть эффективно использован для повышения сейсмостойкости бетонных и железобетонных конструкций, т.к. он характеризуется рядом преимуществ:

- повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и огнестойкость;

- возможность реализации эффективных конструктивных решений при ремонте и восстановлении сложных по строению и структуре строительных конструкций;

- возможность применения новых, более производительных приемов формования ремонтируемых конструкций: пневмонабрызг; метод прогиба свежеотформованных листовых изделий; локальное прессование и др.

Использование волокон в качестве арматуры с целью преодоления недостаточной прочности при растяжении и изгибе бетонных материалов может эффективно применяться для получения ремонтных бетонов.

Мелкозернистые дисперсно-армированные бетоны являются типичными ремонтными материалами с характерными для них особенностями и свойствами. Обычно в таких материалах сочетаются, обладающая сравнительно небольшой прочностью при растяжении пластичная матрица и характеризующиеся значительными сопротивлениями разрыву и более высоким по сравнению с матрицей модулем упругости тонкие волокна, рассредоточиваемые с направленной или произвольной ориентацией в объеме матрицы.

Процесс твердения бетона сопровождается изменением его объема. Это происходит в результате происходящих физико-химических процессов и вызывает усадку бетона. Величина усадки бетона зависит от состава и свойств использованных материалов. Усадка вызывает растрескивание бетона, а эффективная мера против растрескивания – использование фибр. Наиболее рациональной фиброй является стекловолокно. Стекловолокно (фибра) изготавливается диаметром 5-15 мм с пределом прочности на растяжение 1000-4000 МПа.

Стеклофибробетон, имеющий ряд преимуществ (повышенная прочность на растяжение и изгиб, высокие трещиностойкость, ударная прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость и износостойкость), наиболее приемлем для повышения сейсмостойкости бетонных и железобетонных конструкций. Выполненные в работе исследования показали, что при армировании бетона щелочестойким волокном прочность на изгиб возрастает в 4-5 раз, на осевое растяжение в 3-4 раза, а ударная прочность в 10-15 раз больше по сравнению с обычным бетоном.

Основные физико-механические показатели мелкозернистого стеклофибробетона на основе портландцемента М400 с содержанием стекловолокна до 3,5% приведены в таблице 1. Физико-механические свойства стеклофибробетона зависят не только от состава бетонной смеси, но и от технологии изготовления.

Применение стеклофибры дало 20% увеличение прочности на изгиб по сравнению с обычным бетоном. Это является подтверждением того, что фибры являются эффективным средством улучшения поведения при трещинообразовании и повышения прочности на изгиб.

Таблица 1 – Основные физико-механические показатели мелкозернистого
стеклофибробетона

Наименование показателя Ед. измерения Величина
Предел прочности при изгибе МПа 17-20
Предел прочности при растяжении - - - - - - 4,5-5,5
Предел прочности при сжатии - - - - - - 35-45
Ударная вязкость Дж/м2 10-12
Предельная растяжимость % 0,07-0,09
Линейная деформация % 0,2-0,4
Морозостойкость цикл 150-200

Сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что мелкозернистые бетоны с дисперсным армированием являются эффективными материалами для повышения сейсмостойкости конструкций зданий и сооружений, поскольку им характерны повышенные показатели прочности на растяжение и изгиб, трещиностойкости, водонепроницаемости, морозостойкости и адгезии.

В работе проведены исследования мелкозернистого шлакозолобетона, предназначенного для повышения сейсмостойкости несущих внутренних стеновых панелей, перегородок и других бетонных и железобетонных конструкций, не требующих исследования на морозостойкость, водопоглощение и теплопроводность.

Для определения оптимального состава мелкозернистого высокоподвижного бетона, необходимого для ремонта внутренних несущих и ненесущих конструкций из бетона классов В12,5, В15 и В22,5 в лабораторных условиях был проведен ряд экспериментальных исследований с изменением расхода компонентов: шлакового песка (70-100%), золы (до 30%), расход цемента постоянный. Составы смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Составы экспериментальных смесей

Расход материалов, кг/м3 В/Ц ОК, см
Цемент Шлак Зола Вода
310 1500 0 260 0,84 21
310 1370 155 265 0,85 21
310 1300 230 270 0,87 21,5
310 1210 310 275 0,89 20,5
310 1185 380 280 0,91 20
310 1070 445 300 0,97 19,5


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.