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 | 2 ||

Прочностные, деформационные и эксплуатационные свойства полистиролбетона для строительных конструкций и изделий

-- [ Страница 3 ] --

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, что более мелкая ячеистая структура полистиролбетона является более жесткой.

Полученные при статистической обработке средние значения для ползучести: Y= 2,85 сут. и =102,6 сут. (Хi=t). Дисперсии данных значений: S12 = 2334,6 сут2, S1= 48,317; S22 = 0,0421 (105 сут)2, S2 = 0,205 (105 сут), Корелляционный момент m1,2= 9,91 сут.; коэффициент корелляции r=0,999. Уравнение регрессии имеет вид:

сут. (8)

Учитывая, что деформации ползучести полистиролбетона превышают аналогичные деформации поризованных легких бетонов на пористом мелком заполнителе, значение коэффициента кратковременной ползучести b1, нормируемого п. 4.24 СНиП, рекомендуется принимать равным 0,65 - на доменном гранулированном шлаке и 0,68 - на плотном кварцевом песке.

Для ползучести полистиролбетона характерна высокая доля упругой составляющей сжатия и быстрое нарастание ее в начальном периоде времени испытаний. Полистиролбетон отчетливо выявил присущую композитным материалам на основе полимеров «запаздывающую» упругость, чем еще раз подтверждается существенное влияние полистирольной составляющей на деформационные свойства исследуемого бетона.

Статистический анализ данных по ползучести, полученных при использовании методики, принятой в данной работе, показал, что она позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты и может быть рекомендована для испытания конструкционных полистиролбетонов на ползучесть.

Графическая зависимость деформаций усадки от времени различных видов легких бетонов в сравнении с полистиролбетоном показана на рисунке 4.

  Зависимость относительных-13

Рис. 4 – Зависимость относительных деформаций усадки от времени испытаний различных видов легких бетонов в сравнении с конструкционным полистиролбетоном

В пятой главе приведены описание примененной методики проведения экспериментальных исследований и результаты натурных экспериментов по определению эксплуатационных свойств конструкционного полистиролбетона, дается характеристика. Исследовались эксплуатационные показатели несущих конструкций из полистиролбетона: морозостойкость, теплопроводность и паропроницаемость бетона, а также их связь между собой и их зависимость от средней плотности и влажности.

Теплопроводность полистиробетона исследовалась на образцах полистиролбетона – пластинах размером 250х250х50 мм по 5 штук в серии по методике, аналогичной методике принятой в ГОСТ 7076-99 (по методу Бокка) стационарным тепловым потоком.

Результаты исследования коэффициента теплопроводности полистиролбетона показаны на рисунке 5.

Рис. 5 –Зависимость коэффициента теплопроводности от плотности

полистиролбетона по результатам разных исследований

По результатам проведенных исследований зависимость коэффициента теплопроводности в Вт/мК от плотности, прочности на сжатие и влажности полистиролбетона предлагается выразить формулами:

= (23+Wв) · с 10-5, (9)

и

= (23+Wв) · (116,3Rm - 46,5)10-5 (10)

где Wв весовая влажность материала в %; с - плотность материала в сухом состоянии в кг/м3; Rm – кубиковая прочность на сжатие, МПа.

Математическая модель для коэффициента теплопроводности при различном сочетании исходных компонентов (количество цемента обозначено х1, инертного заполнителя - х2, гранул полистирола – х3),Вт/(м К) в кодированных значениях:

=1,23х1+0,51х2+0,07х3–0,93х1х2–2,17х1х3–0,65х2х3–

–2,74х1х2х3; (11)

Коэффициент теплопроводности полистиролбетона в диапазоне плотностей 800-1500 кг/м3 для условий эксплуатации групп «А» и «Б» составляет от 0,2 до 0,34 Вт/мК, что ниже, чем ячеистого бетона в 1,2-1,4 раза.

Метод определения морозостойкости был принят в соответствии с требованиями ГОСТ 10060.1-95 «Базовый метод определения морозостойкости».

Для полистиролбетона в диапазоне плотностей 800-1500 кг/м3 получена корреляционная зависимость морозостойкости от водопоглощения, которая имеет вид:

М (F) = 415 -8,35W +0,45Wв2. (12)

Образцы на различных заполнителях после 150 циклов переменного замораживания и оттаивания показали незначительное снижение прочности – всего на 4,2- 4,7 % от первоначальной.

Морозостойкость образцов полистиролбетона на доменном гранулированном шлаке не уступает морозостойкости образцов конструкционного полистиролбетона на кварцевом песке.

Результаты проведенных испытаний ставят конструкционный полистиролбетон в ряд морозостойких материалов, который можно использовать в ограждающих стеновых конструкциях.

Паропроницаемость полистиролбетона исследовалась по методике ГОСТ 25898-83 на 6 сериях по три образца из полистиролбетона цилиндрической формы. Результаты испытаний показаны на рисунке 6 и в таблице 3.

Рис. 6 –Зависимость коэффициента паропроницаемости

полистиролбетона на различных заполнителях от плотности

Среднестатистические показатели разброса результатов серии образцов Ц.П.1-1.11 для одной средней плотности, рассчитанные по формуле для малой выборки, составили: = 0,0001 мг/м.ч.МПа, V = 2,8 %, а для серии образцов Ц.Ш.1-1.11 - = 0,0001 мг/м.ч.МПа, V = 3,2 %.

Таблица 3 - Расчетные коэффициенты паропроницаемости полистиролбетона в диапазоне плотностей 800-1500 кг/м3

№ п/п Плотность, кг/м3 Средняя прочность на сжатие (Rm), МПа Коэффициент паропроницаемости г/мчтор. (мг/мчМПа)
на кварцевом песке на доменном граншлаке на кварце- вом песке на доменном граншлаке
1 800 5,6 6,4 0,036 0,038
2 900 6,5 7,2 0,034 0,034
3 1000 7,4 7,8 0,028 0,030
4 1150 9,0 9,8 0,025 0,026
5 1250 9,8 10,2 0,022 0,023
6 1350 12,5 12,8 0,019 0,019
7 1500 14,5 15,0 0,015 0,017

На основании анализа результатов проведенных автором работы исследований, установлено, что паропроницаемость конструкционного полистиролбетона в 4 раза меньше керамзитобетона и в 3 раза – ячеистого бетона на заполнителях из кварцевого песка при сопоставимых значениях средних плотностей (в сравнении со значениями коэффициентов из приложения 3 СНиП II-3-79*)

В шестой главе приведены методика проведения экспериментальных исследований, характеристики и результаты испытаний опытных образцов- балок из полистиролбетона на сжатие при изгибе.

Были изготовлены и испытаны 16 серий несущих перемычек для изучения их работы в качестве изгибаемых элементов. Геометрические размеры балок из полистиролбетона - 200х300х1500 мм. Общее количество изготовленных и испытанных перемычек – 52 штуки. Рабочее армирование перемычек представлено арматурными каркасами из четырех стальных стержней марки А-III диаметром 10 и 16 мм (в нижней растягиваемой зоне), а в поперечном направлении хомутами из проволоки Вр-I.

Автором установлено, что под действием нагрузки конструкционный полистиролбетон более однороден, в нем трещины развиваются более равномерно, за счет влияния основного заполнителя – гранул пенополистирола. Много трещин одного уровня, особенно микротрещин. Далее, когда микротрещины перестают сдерживать друг друга, возникают через стадию хрупкого разрушения мезотрещины. Их количество в 2,5 – 4 раза меньше. Далее при достаточном количестве мезотрещин появляются макротрещины.

Расположение трещин на поверхности образцов свидетельствует о том, что разрушение балок происходит по наклонным сечениям на околоопорных участках от воздействия двух грузов, приложенных в средней части пролета. Трещиностойкость нормальных сечений испытанных балочных образцов из полистиролбетона превышала теоретически рассчитанную величину по Пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистого бетона на 40%.

В седьмой главе изложены дополнения к существующей методике расчета ячеистобетонных конструкций, взятой за основу при построении инженерной методики расчета полистиролбетонных конструкций, основанные на проведенных экспериментальных исследованиях. Приведено обоснование и расчет экономической эффективности внедрения в производство изделий из полистиролбетона плотностью от 800 до 1500 кг/м3 и определена область их рационального использования.

При проектировании изделий из полистиролбетона, рекомендуется применять повышенные значения расчетного сопротивления на растяжение Rbt относительно величины, принятой для ячеистого бетона класса В10 в табл. 13 СНиП 2.03.01-84* приблизительно на 20%. Это следует из полученных в результате экспериментов повышенных значений прочности на осевое растяжение.

На основании полученных данных по повышенной деформативности и трещиностойкости балок из полистиролбетона при испытании их на изгиб, автором предлагается при определении момента сопротивления приведенного сечения, увеличить значение коэффициента, характеризующего соотношение модуля упругопластичности крайнего растянутого волокна полистиролбетона и модуля упругости ПСБ при сжатии (Еб=АЕбр).

На жесткость балок из полистиролбетона в стадии после образования трещин оказывает влияние относительно высокое сцепление полистиролбетона с арматурой, поэтому автором предлагается для расчета коэффициента s, учитывающего работу растянутого бетона на участке с тре­щинами, использовать формулу для легких бетонов:

s= 1,25 - ls m - ; (13)

где es,tot - эксцентриситет силы Ntot относительно центра тяжести площади сечения арматуры, соответствует моменту М; h0 – высота сечения балки до нижней рабочей арматуры, м; m – коэффициент, принимаемый по СНиП от 0,45 до 1,0 в зависимости от значений Mr и Mrp.

Предлагается в расчете принимать значение коэффициента ls для полистиролбетона с классом В 7,5 - В 12,5, в формуле равным 1,0 для стержневой арматуры периодического профиля при непродолжительной нагрузке, вместо 0,8, как для ячеистых бетонов более низкой прочности.

Автором предлагается при определении значения коэффициента , учитывающего влияние прогиба несущего полистиролбетонного элемента на величину эксцентриситета продольного усилия е0 (п. 3.6 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов) в формуле по определению коэффициента l:

(14)

где - Мl - момент относительно растяну­той или наименее сжатой гра­ни сечения от действия постоян­ных и длительных нагрузок, а М – тоже от действия посто­янных, длительных и кратко­временных нагрузок, принимать значение = 1,5 (по табл. 30), как для легкого бетона на мелком пористом заполнителе или ячеистого неавтоклавного бетона.

Теоретический расчет прогибов балок из конструкционного полистиролбетона с учетом предлагаемого значения коэффициента дает достоверные результаты.

При испытании образцов балок из полистиролбетона перемещения их при контрольной по жесткости нагрузке составляли (1/310 – 1/480) l, что меньше допускаемой величины. Перемещения элементов из полистиролбетона (µ= 0,09-0,25%) в стадии их работы до образования трещин превышали на 18-31% теоретические перемещения, рассчитанные по формулам п. 4.6 «Определение кривизны железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне» Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов:

, (15)

где () - кривизна от кратковременных и от постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Р), Eb – начальный модуль упругости, Ired – момент инерции приведенного сечения балки.

Использование в жилищном строительстве трехслойных панелей с наружными слоями из конструкционного полистиролбетона и средним слоем из полистирола взамен применяющихся в настоящее время трехслойных панелей с наружными слоями из керамзитобетона и средним слоем из полистирола более эффективно по эксплуатационным показателям.

Экономия стоимости изготовления панели в сравнении при заводском изготовлении того же габарита со средним слоем из плитного полистирола составляет до 24 %. Относительная простота вспенивания сырья – суспензионного (бисерного) полистирола позволяет организовывать производство легкого заполнителя, как в заводских условиях, так и на строительной площадке.

Легкообрабатываемость (механическая) полистиролбетона способствует ускорению работ по установке технологического оборудования, так как предварительная закладка в панели всех крепежных элементов не всегда возможна.

Проведено технико-экономическое сравнение вариантов несущих стеновых блоков и перемычек. За базовый вариант выбраны стеновые блоки из керамзитобетона М50. Второй вариант – аналогичные блоки из полистиролбетона плотностью 850 кг/м3. При сравнении перемычек брались перемычки из ячеистого бетона и перемычки из конструкционного ПСБ одинаковой плотности.

Оптовая цена 1 балки-перемычки из ячеистого бетона, изготавливаемой на ОАО «Пермском Заводе Силикатных Панелей» по рабочим чертежам ОАО «УралНИИАС», составляет около 760 рублей (без стоимости перевозки), а стоимость 1 перемычки, изготавливаемой ООО «Корпорация Маяк» в Екатеринбурге также по рабочим чертежам ОАО институт «УралНИИАС», составляет около 440 рублей в ценах 2006 г.

Экономический эффект с точки зрения энергосбережения за заданный период времени от применения полистиролбетонных блоков при строительстве монолитных железобетонных зданий нами рассчитан по формуле:

Э=[(З1 +Зс1) + Ээ – (З2 +Зс2)]·A2 = [(2480 + 1414) – 2400]·10000 = 14940000(руб.) (16)

Расчет экономической эффективности в работе производился с использованием «Инструкции по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» СН 509-78.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. Подобраны необходимые сырьевые материалы из местных техногенных отходов предприятий Уральского региона и выбрана оптимальная химическая добавка - пластификатор «Реламикс-2» в количестве 06-1,0 % от массы цемента для проектирования составов полистиролбетона, позволяющая на 30% улучшить технологические свойства бетонной смеси. Полистиролбетонные смеси соответствуют требованиям разработанных ТУ 5745-001-20875427-02.

Разработаны 20 рациональных составов конструкционно-теплоизоляционного и конструкционного полистиролбетона в диапазоне плотностей от 800 кг/м3 до 1500 кг/м3 на основе заполнителей из металлургических доменных и феррохромных шлаков и кварцевого песка, выбраны технологические параметры и рациональная технология термической обработки строительных изделий.

2. На основании полученных результатов испытаний прочности на сжатие и растяжение полистиролбетона в диапазоне плотностей от 800 кг/м3 до 1500 кг/м3, не регламентирующихся ГОСТ Р 51263-99, разработаны математические модели зависимости предела прочности ПСБ от состава смеси. Установлено, что по прочности на сжатие полистиролбетон соответствует классам В 5,0-В 12,5, как автоклавный ячеистый бетон, превышает на 10-15% прочность ячеистого бетона естественного режима твердения и на 20-30% прочность керамзитобетона. Прочность на осевое растяжение и растяжение при изгибе выше на 10-30% аналогичных показателей, установленных нормативными документами для данных видов легких бетонов.

3. Значение коэффициента линейной температурной деформации полистиролбетона на 15-20% меньше характеристик для керамзитобетона и близко к характеристикам для ячеистого бетона. Характеристики предельной деформативности, усадки и ползучести не превышают показатели для легких бетонов в диапазонах плотностей от 800 до 1500 кг/м3, принятые согласно Пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистого бетона.

4. Определены характеристики морозостойкости, теплопроводности и паропроницаемости полистиролбетона в диапазоне плотностей от 800 кг/м3 до 1500 кг/м3, позволяющие отнести его к долговечным материалам.

Разработана математическая модель зависимости коэффициента теплопроводности полистиролбетона от состава смеси. Морозостойкость полистиролбетона классов по прочности В 5,0 - В 12,5 составляет не менее 150 циклов, что соответствует требованиям СНиП II-3-79*, а коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации групп «А» и «Б» 0,2-0,34 Вт/мК, что ниже, чем ячеистого бетона в 1,2-1,4 раза.

5. Перемещения балок из полистиролбетона (µ= 0,09-0,25%) в стадии их работы до образования трещин превышали на 18-31% теоретические перемещения, рассчитанные в соответствии с п.4.6 «Определение кривизны железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне» Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистого бетона, где b1 принимали как для ячеистого бетона (0,85). В связи с этим предлагается принимать значение коэффициента b1 равным 0,7, как для легких бетонов на пористом мелком заполнителе.

Предлагается при расчете перемычек из полистиролбетона при определении значения коэффициента , учитывающего влияние прогиба несущего полистиролбетонного элемента на величину эксцентриситета продольного усилия е0, в формуле по определению коэффициента l, принимать значение = 1,5, как для легкого бетона на мелком пористом заполнителе или ячеистого неавтоклавного бетона.

Установлено, что на жесткость балок из полистиролбетона в стадии после образования трещин оказывает влияние относительно высокое сцепление полистиролбетона с арматурой, поэтому предлагается принимать значение коэффициента ls (В 7,5-В 12,5), учитывающего влияние данного фактора, вместо 0,8, как для низкопрочных легких бетонов, равным 1,0. Расчет жесткости балок из полистиролбетона с учетом предлагаемого значения коэффициента дает результаты, близкие к опытным.

6. С учетом изученных прочностных, деформационных и эксплуатационных свойств полистиролбетона в диапазоне плотностей от 800 до 1500 кг/м3, его рекомендуется использовать в природно-климатических условиях Урало-Сибирского региона для изготовления таких сборных несущих конструкций 2-5 этажных зданий, как стеновые блоки, перемычки и панели, которые раньше изготавливались из ячеистого, крупнопористого шлакового бетона и керамзитобетона.

7. Разработ

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 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.