Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

высокопрочный бетон повышенной вязкости разрушения

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Голубев Владимир Юрьевич

Санкт-Петербург - 2009

Работа выполнена на кафедре строительных материалов и технологий ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Пухаренко Юрий Владимирович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Петраков Борис Иванович

кандидат технических наук

Стерин Валерий Семенович

Ведущая организация - Открытое акционерное общество

«ЛЕННИИПРОЕКТ»

Защита состоится «29» декабря 2009 г. в 14 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.223.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, зал заседаний.

Телефакс: (812) 316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат диссертации размещен на официальном сайте ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (www.spbgasu.ru).

Автореферат разослан «26» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Ю.Н. Казаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с общемировым развитием высотного строительства в настоящее время повышение прочности бетона в конструкциях зданий различного назначения представляет интерес для проектировщиков и строителей, так как с повышением прочности появляется возможность разработки новых экономических и технически обоснованных конструктивных решений. Для достижения повышенных прочностных характеристик тяжелых бетонов в настоящее время разработаны довольно эффективные методы, а именно снижение водопотребности бетонной смеси за счет использования суперпластификаторов, применение чистых высокопрочных фракционированных заполнителей, высокоактивных вяжущих веществ, микронаполнителей и т.д. в сочетании со строгим контролем на всех стадиях технологического процесса.

Однако необходимо обратить внимание на возникающую в связи с этим проблему: с повышением прочности бетона растет и его хрупкость, снижаются пластично-деформационные свойства, что влечет за собой практически мгновенное разрушение материала при достижении им предельного состояния. Поэтому сейчас назревают предложения по введению повышенных коэффициентов безопасности и надежности при проектировании конструкций из высокопрочного бетона.

Таким образом, возникает необходимость повышения вязкости разрушения (трещиностойкости) высокопрочного бетона. Наиболее эффективное решение настоящей проблемы лежит в плоскости применения дисперсного армирования, способного обеспечить коренное улучшение механических характеристик бетона (прочности, трещиностойкости, ударопрочности и т.д.), повышение эксплуатационной надежности конструкций, в том числе в условиях действия агрессивных сред, возможность сокращения рабочих сечений конструкций, уменьшение расхода стержневой арматуры за счет увеличения несущей способности материала.

В данном случае дисперсная арматура, располагаясь в бетонной матрице, создает пространственный каркас, который препятствует образованию, росту и распространению трещин, при этом повышается не только прочность, но и, главное, вязкость разрушения бетона.

Целью работы является теоретическое обоснование и экспериментальное исследование эффективности параметров дисперсного армирования, обеспечивающих существенное повышение вязкости разрушения (трещиностойкости) высокопрочного бетона.

В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи:

- разработана методика оценки трещиностойкости высокопрочного сталефибробетона;

- установлены критерии управления вязкостью разрушения высокопрочного сталефибробетона;

- разработаны составы высокопрочного бетона с повышенной вязкостью разрушения.

Теоретическая и методологическая база исследования

Теоретическую и информационную базу исследования составляют труды отечественных и зарубежных ученых в области дисперсно армированных бетонов. Планирование и получение результатов опирается на действующие законодательные и нормативные акты, международные и национальные стандарты.

Научная новизна работы

Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения высокомодульных волокон для устранения одного из главных недостатков высокопрочного бетона - низкой вязкости разрушения (трещиностойкости).

Определены критерии управления вязкостью разрушения высокопрочного сталефибробетона. Установлено, что в ряду параметров дисперсного армирования, оказывающих влияние на прочностные и деформационные характеристики исследуемого материала, определяющим для повышения трещиностойкости является отношение длины волокна к его диаметру.

Разработана методика оценки трещиностойкости высокопрочного сталефибробетона по скорости распространения ультразвуковых импульсов.

Практическая значимость работы

В результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны составы дисперсно армированного высокопрочного бетона с повышенной вязкостью разрушения. В процессе выпуска опытно-промышленных партий фиброжелезобетонных изделий показана сходимость данных лабораторных исследований и результатов производственных испытаний.

Разработаны рекомендации по проектированию состава сталефибробетона с повышенной вязкостью разрушения.

Достоверность результатов исследования

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы подтверждается применением стандартных и специально разработанных для целей исследования методов испытаний, использованием лабораторного метрологически аттестованного испытательного оборудования и измерительных инструментов, обработкой результатов экспериментов статистическими методами, достаточным количеством проведенных опытов, обеспечивающих адекватность и воспроизводимость результатов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 60-й и 61-й Международных научно-технических конференциях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2007-2008), 65-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ (Санкт-Петербург, 2008), II Международной научно-технической конференции «Бетон: сырье, производство, эксплуатация «ConLife-2008» (Москва, 2008), III Международной выставке - конференции «Популярное бетоноведение 2009» (Санкт-Петербург, 2009).

Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, полученные при выполнении диссертационной работы, используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СПбГАСУ» при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» при изучении дисциплин «Технология бетона», «Современные строительные композиты».

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе три - в журналах «Вестник гражданских инженеров» и «Промышленное и гражданское строительство», входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, утвержденных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и приложений, содержит 157 страниц машинописного текста, в том числе 56 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 148 наименований.

На защиту выносятся:

- обоснование целесообразности и эффективности применения высокомодульных волокон в высокопрочном бетоне для радикального повышения его вязкости разрушения;

- критерии управления вязкостью разрушения высокопрочного сталефибробетона;

- результаты исследований, характеризующие определяющее влияние отношения длины армирующего волокна к его диаметру на трещиностойкость высокопрочного сталефибробетона;

- методика оценки трещиностойкости высокопрочного сталефибробетона по скорости распространения ультразвуковых импульсов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

высокомодульный волокно бетон вязкость

Во введении сформулирована проблема и обоснована актуальность проводимых исследований, приведена краткая характеристика научной новизны и практической значимости работы.

В первой главе представлен критический анализ современного состояния вопроса, сформулированы цель и задачи диссертационных исследований.

В связи с отсутствием общепризнанного определения термина «высокопрочный бетон» на основе тенденций промышленного и гражданского строительства предложено установить условную границу, составляющую на сегодняшний день 60 МПа, при достижении которой бетоны можно рассматривать как высокопрочные.

Рассмотрены исторические аспекты получения высокопрочных бетонов, прослежены темпы роста прочности бетона с течением времени с начала 60-х годов до наших дней.

С учетом исторической ретроспективы показаны области использования высокопрочного бетона, к которым относятся: монолитные железобетонные каркасы высотных зданий, большепролетные вантовые мосты, морские платформы для добычи нефти, трубобетонные колонны, высоконагруженные сборные конструкции и прочее.

Описаны основные и наиболее совершенные на сегодняшний день методы повышения прочностных и деформативных характеристик высокопрочного бетона в заданном направлении, связанные с вариабельностью водоцементного отношения, расхода цемента и его активности, качества применяемых заполнителей и т.д.

Предлагаемые пути повышения трещиностойкости (вязкости разрушения) высокопрочного бетона, встречающиеся в научно-технической литературе, связанные с использованием добавок различного типа и изменением состава бетона относительно крупности заполнителя, не могут в полной мере решить рассматриваемую проблему. По нашему мнению только применение фибрового дисперсного армирования позволяет достигнуть заданного результата. Это подтверждают многочисленные многолетние исследования и мировой опыт применения дисперсного армирования для бетонов рядовой прочности.

В связи с этим нами определены наиболее перспективные области применения высокопрочного сталефибробетона.

Отмечено, что наибольший интерес в рассматриваемом направлении исследований, касающихся основ и особенностей технологии, структуры, свойств и проектирования состава дисперсно армированных бетонов представляют собой работы следующих отечественных ученых: Ю.М. Баженов, Е.М. Чернышев, В.И. Морозов, Ю.В. Пухаренко, Б.А. Крылов, И.А. Лобанов, Ф.Н. Рабинович, Б.И. Петраков, В.С. Стерин, В.Ф. Малышев, И.В. Волков, В.С. Демьянова, А.Ю. Ковалева и других. Наиболее подробно вопросами, связанными с дисперсным армированием бетонов, занимаются на кафедре технологии строительных изделий и конструкций СПбГАСУ (ЛИСИ), где создана собственная научная школа.

Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов, описание инструментальной базы и методов исследования.

При проведении экспериментальных исследований в качестве основных исходных компонентов для получения образцов использовались:

- портландцементы ПЦ 500-Д0-Н (ЗАО «Пикалевский цемент»), ПЦ 500-Д0 (ОАО «Новоросцемент», СЕМI 42,5N (ООО «СЕМЕХ»), СЕМI 42,5Н (ОАО «Осколцемент»), ПЦ 500-Д0 (ОАО «Цесла»);

- в качестве крупного заполнителя применялся моно- и полифракционный гранитный и габбро-диабазовый щебень различных фракций 5-10 мм, 5-15 мм, 5-20 мм, 10-15 мм, 10-20 мм (ЗАО «Стройкомплект»);

- в качестве мелкого заполнителя применялся кварцевый песок двух отдельных фракций 0,315-0,63 мм и 0,63-1,25 мм, а также песок из смеси данных фракций в различных пропорциях (ЗАО «Стройкомплект»), морской песок с Мкр=2,1 ... 2,6 (ОАО «Рудас Северо-Запад»);

- суперпластифицирующие добавки импортных и отечественных производителей (ООО «Эм-Си Баухеми Раша», ООО «Полипласт Северо-запад»);

- в качестве армирующих волокон применялись фибра «Dramix» (l=60мм; d=0,75мм) компании «Becaert» (ТС-07-0116-98) и фибра «Челябинка» (l=33мм; dэкв=0,9мм), изготавливаемая ООО «Научно-производственная компания «Волвек плюс» с патентом РФ №2212314 по ТУ 1276-001-70832021-2005 (рис. 1).

Рис. 1. Фибра «Dramix 80/60» (слева), фибра «Челябинка» (справа)

При изготовлении и испытании образцов в основном использовались стандартные методы исследований, а также специальные методики, разработанные в СПбГАСУ и получившие развитие в данной диссертации.

В третьей главе определены критерии оценки и управления вязкостью разрушения, характеризующие основные параметры роста и развития трещин в комплексе.

В связи с многокомпонентностью тяжелого бетона, в котором всегда присутствуют внутренние дефекты, проблема обеспечения необходимого уровня трещиностойкости значительно усложняется. Однако в случае применения дисперсного армирования возникают дополнительные механизмы повышения вязкости разрушения, связанные с появлением большого количества поверхностей раздела, вызывающих диссипацию энергии движения трещин. Такие механизмы роста трещиностойкости объясняются следующими друг за другом процессами «торможения» распространения трещин:

1) разрушение границ раздела между волокном и матрицей;

2) вытягивание волокон из матрицы.

Оба этих механизма действуют последовательно, и, таким образом, возникает дополнительное сопротивление трещинообразованию и развитию этого процесса.

На рис. 2 схематично изображена трещина, которая распространяется слева направо перпендикулярно волокнам:

- вблизи вершины трещины (область «А») разрушаются границы раздела с малым сдвигом волокон относительно матрицы;

- в области «В» происходит интенсивное вытягивание волокон.

Рис. 2. Распространение трещины в высокопрочном фибробетоне

Вклад указанных явлений в вязкость разрушения фибробетонов зависит:

- от природы и свойств исходных составляющих.

В результате проведения экспериментально-технических исследований установлено, что эффективность дисперсного армирования в первую очередь зависит от соотношения модулей упругости армирующих волокон Eв и бетонной матрицы Eм. При Eв/Eм > 1 возможно получение фибробетонов с улучшенными прочностными характеристиками на растяжение и повышенной вязкостью разрушения. При Eв/Eм < 1 следует ожидать лишь повышения ударной прочности и сопротивления истираемости материала.

Анализ литературных источников и результаты исследований, свидетельствуют о повышении трещиностойкости бетона при силовых воздействиях в результате введения высокомодульных волокон;

- от объемного соотношения фаз.

В общем случае при изготовлении фибробетонных конструкций важно установить диапазон объемного содержания фибр (волокон), в пределах которого исключается хрупкое разрушение. Однако в интервале мmin - мmax имеет значение еще одна характерная точка, соответствующая моменту образования фиброцементного каркаса (мk), до и после которой поведение композита и его свойства существенно различаются (рис. 3).

Рис. 3. Характер изменения прочности фибробетона в зависимости от объемной концентрации волокон

Участок AB характеризует малые насыщения, когда волокна удалены друг от друга на значительные расстояния («зона рассеянного армирования»), прочность фибробетона характеризуется прочностью матрицы и практически не отличается от нее. Участок BC характеризует «зону сосредоточенного армирования», при растрескивании матрицы волокна способны воспринимать нагрузку и обеспечивать несущую способность фибробетона. Точка C является моментом слияния контактных зон фибра - матрица и образования фиброцементного каркаса. На участке CD имеет место дальнейшее, причем более интенсивное, повышение прочности фибробетона, что является результатом уплотнения цементного камня между волокнами. Точка D соответствует максимальной прочности фибробетона, дальнейшее снижение которой обусловлено уменьшением толщины матричного слоя настолько, что материал проявляет склонность к расслоению даже при небольших нагрузках;

- от прочности границы раздела фаз:

- если длина волокон l>>lкр, то большинство волокон разрываются и вклад энергии вытягивания Wвыт в общую вязкость разрушения не велик;

- если l lкр, то основной вклад в энергию разрушения композиционного материала вносит энергия по вытягиванию волокон Wвыт.

- энергетические затраты на вытягивание волокон существенно больше энергии, связанной с разрушением границ раздела (Wвыт >Wг.р), поэтому, чтобы повысить вязкость разрушения, следует применять дискретные волокна l ? lкр.

Все вышеизложенное позволяет создать композиционный материал с высокой вязкостью даже в случаях, когда волокна и матрица по своей природе хрупкие.

Наиболее радикальный путь для этого - армирование дискретными волокнами таких размеров, при которых они вытягиваются из матрицы в процессе трещинообразования.

В диссертации рассматривается, при каких условиях это имеет место. При этом приняты следующие допущения:

1) ф=const, где ф - касательное напряжение на границе раздела волокно - матрица;

2) если трещина расположена на расстоянии lкр/2 от концов волокон (рис. 2), то они вытягиваются из матрицы.

Энергия, необходимая для вытягивания одного волокна, конец которого расположен на расстоянии «Х» от поверхности трещины составляет:

. (1)

1. Если l>lкр, то доля вытянутых волокон составит , а количество их в единице сечения композита:

. (2)

Энергия, необходимая для вытягивания всех «N» волокон, концы которых находятся на расстояниях 0...lкр/2 от поверхности разрушения оценивается выражением:

, (3)

. (4)

2. Если l<lкр, то доля вытянутых волокон равна единице (все вытягиваются), а энергия их вытягивания при разрушении композиционного материала составит:

. (5)

3. Наибольшая энергия разрушения реализуется, когда l=lкр, при этом:

,

. (6)

Если предел прочности волокон ув.пред и их концентрация Vв заданы, то Wmax можно повысить, увеличив lкр.

Учитывая, что:

, (7)

очевидно, Wmax увеличивается при уменьшении сцепления матрицы с волокнами и увеличении их диаметра dв.

Уменьшение фсц связано со снижением статической прочности композиционного материала, поэтому целесообразнее увеличивать dв, т.е. армировать матрицу грубыми волокнами.

Таким образом, вид волокон, их размеры и процентное содержание в смеси назначаются, исходя из требований к изделиям и конструкциям с учетом принятой технологии. Отступление от оптимальных значений указанных параметров в большую или меньшую сторону снижает эффективность дисперсного армирования.

Анализируя известное «правило смесей», например, по уравнению (8), которое используется многими учеными для прогнозирования прочности сталефибробетона, можно отметить линейный характер зависимости последней от всех входящих в выражение величин:

, (8)

где Rbtn*, Rк.з, Rbtn - показатели прочности сталефибробетона, контактной зоны на границе раздела «фибра - матрица» и исходного бетона соответственно; l и d - длина и диаметр фибры; 0 - коэффициент объемного армирования; - касательные напряжения на границе раздела фаз «фибра - матрица»; - комплексный коэффициент, учитывающий эффект «фибра - фибра», взаимодействие, ориентацию волокон и вероятность пересечения ими расчетной плоскости, а также однородность фибр и степень дисперсности армирования.

Так как создать композит, в котором прочность сцепления на границе раздела фаз «стальная фибра - матрица» преобладала бы над временным сопротивлением на разрыв самого волокна, весьма проблематично, причем в этом нет никакой необходимости для получения вязкого разрушения, то рассматривается случай: l<lкр. Доля вытянутых волокон равна единице (все вытягиваются), а энергия их вытягивания при разрушении композиционного материала составит:

. (9)

Разрушение происходит за счет нарушения границ раздела между волокном и матрицей и вытягивания волокон из матрицы, что в большей степени способствует вязкому разрушению. Таким образом, большее значение имеют касательные напряжения (), а не напряжения в самом волокне (у), и вязкость разрушения, основной вклад в которую вносит энергия, затраченная на вытягивание волокон, зависит от:

- объемной доли волокон Vв;

- величины касательных напряжений на границе раздела фаз

«фибра - матрица»;

- геометрических характеристик волокон (l/d).

При этом важно, что зависимость энергии по вытягиванию от длины волокна является более тесной, так как в выражении (9) имеется показатель степени, поэтому для увеличения энергии по вытягиванию необходимо стремиться к увеличению длины волокна, а в связи с этим - к увеличению отношения (l/d). Исходя из этого установлено, что отношение длины волокна к его диаметру (l/d) в большей степени влияет на трещиностойкость, чем на прочность сталефибробетона (рис. 4).

Рис. 4. Относительная теоретическая зависимость энергии по вытягиванию волокон и прочности сталефибробетона от отношения длины волокон к их диаметру

Таким образом, критериями управления вязкостью разрушения сталефибробетона следует считать:

- геометрические характеристики (типоразмер) волокон;

- объемную долю волокон в матрице;

- характеристику сцепления волокон с матрицей.

Четвертая глава посвящена проектированию состава и экспериментальной оценке критериев вязкости разрушения высокопрочного сталефибробетона.

Введение в бетонную матрицу армирующих волокон позволяет получить композиционный материал, для которого характерны повышенная трещиностойкость, прочность на растяжение, ударная вязкость и сопротивление истиранию, а так же пластическое разрушение в отличие от хрупкого разрушения обычного бетона.

Проектирование состава высокопрочного сталефибробетона имеет ряд особенностей в связи с наличием в их составе дисперсной арматуры, поэтому при назначении состава высокопрочной бетонной матрицы необходимо обращать внимание на изменение структуры и свойств материала в результате введения армирующих волокон. Однако обзор отечественной и зарубежной литературы показывает, что состав высокопрочных сталефибробетонов чаще всего определяется экспериментально или принимается по аналогии с применявшимися ранее составами. Исключение составляют работы, выполняемые на кафедре технологии строительных изделий и конструкций СПбГАСУ (ЛИСИ), сотрудниками которой разработаны частные методики проектирования состава сталефибробетона и ячеистого фибробетона. Методика проектирования состава включает в себя ряд этапов, а именно: подбор состава исходного высокопрочного бетона, характеризующегося компактной упаковкой с минимальной пустотностью заполнителей, определение характеристики сцепления конкретного типоразмера фибры, корректировка предварительного состава с учетом введения армирующих волокон с применением графо-аналитического метода, изготовление и испытание контрольных образцов.

Независимо от формулировки задания порядок проектирования состава высокопрочного сталефибробетона выглядит следующим образом:

1. Осуществляется подбор состава исходного бетона (матрицы) по известным методикам, исходя из требования по прочности.

2. Определяется характеристика сцепления () волокна с матрицей.

3. Рассчитывается временное сопротивление растяжению при изгибе матрицы по известному уравнению прочности фибробетона.

4. Производится оценка полученного состава на соответствие заданным характеристикам, и при необходимости его корректировка известными методами.

В диссертации определены особенности проектирования и произведен подбор составов высокопрочного сталефибробетона (табл. 1).

Результаты испытаний контрольных образцов высокопрочного бетона и высокопрочного сталефибробетона приведены в табл. 2 и 3.



Полученные данные показывают, что с учетом технологических и иных факторов выбор должен быть сделан в пользу волокон, имеющих большее значение (l/d), причем наиболее важным этот вывод представляется с точки зрения повышения вязкости разрушения получаемого композита.

Существует ГОСТ 29167-91 Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. Однако, как показывает практика применения описанных в этом документе методик при оценке трещиностойкости сталефибробетона, результат оказывается весьма чувствительным к процессу подготовки образцов и статистически неустойчивым - развитие трещины происходит не всегда в заданном месте образца. Вместе с тем, известен ряд работ, в которых экспериментально исследована и теоретически обоснована связь параметров распространения ультразвука с процессом зарождения и развития трещин в хрупких и армированных материалах. Однако эти работы, по ряду причин, не нашли широкого применения в повседневной практике заводских лабораторий. В связи с этим для оценки трещиностойкости высокопрочного сталефибробетона разработан ультразвуковой метод, основанный на использовании стандартного оборудования, имеющегося в любой лаборатории при минимальном уровне доработки последнего.

Данная методика предусматривает сравнительную оценку площадей под графиками «приложенная нагрузка - скорость распространения УЗ импульсов через образец» (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость скорости распространения ультразвуковых импульсов от разрушающей нагрузки при сжатии (слева) и разрушающей нагрузки на растяжение при изгибе (справа)

Сравнительная оценка площадей под кривыми, отражающими величины энергии, затраченные на разрушение образцов сталефибробетона, насыщенных 2,5 %-ми по объему фиброй «Dramix» и «Челябинка», показала, что частное отношения этих площадей при испытании на сжатие и на растяжение при изгибе составило 5,1 и 6,9 соответственно. Среднеарифметическое значение частных результатов составило 6,0. Таким образом, экспериментально подтверждены теоретические расчеты по выражениям (1-9), представленные в диссертации и показывающие, что вязкость разрушения сталефибробетона, армированного волокнами «Dramix», в 6,0 раз выше вязкости разрушения сталефибробетона, армированного волокнами «Челябинка».

В пятой главе дана технико-экономическая оценка применения высокопрочного сталефибробетона в строительных изделиях и конструкциях.

В качестве конструкции для апробации применения высокопрочного сталефибробетона была выбрана типовая плита перекрытия типа «2Т».

В соответствии с существующей нормативной базой произведен сравнительный расчет железобетонной и сталефиброжелезобетонной плит перекрытия типа «2Т».

Применительно к данной конструкции состав сталефибробетона был подобран с использованием графо-аналитического метода.

Проведено технико-экономическое обоснование использования высокопрочного сталефибробетона для изготовления сталефиброжелезобетонной плиты перекрытия типа «2Т». Относительно применяемых материалов положительный экономический эффект от дисперсного армирования в растянутой зоне продольных ребер составил 435,6 рублей на одно изделие в ценах октября 2009 года. Кроме того, применение высокопрочного сталефибробетона позволило существенно облегчить изготовление арматурных каркасов, а вместе с этим снизить трудоемкость и энергоемкость технологических процессов. В процессе испытаний образцов из производственных смесей установлена высокая трещиностойкость сталефибробетона и вязкий характер разрушения, обеспечивающие надежность и безопасность конструкции в процессе ее эксплуатации.

С учетом результатов проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию состава сталефибробетона с повышенной вязкостью разрушения, которые приняты ООО «НПК «Волвек плюс» для практического использования.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения высокомодульных волокон для существенного повышения вязкости разрушения высокопрочного бетона. При этом:

1. Разработана методика оценки трещиностойкости сталефибробетона, основанная на использовании стандартного оборудования, имеющегося в любой лаборатории при минимальном уровне доработки последнего.

2. Сформулированы критерии управления вязкостью разрушения сталефибробетона, среди которых наиболее значимыми являются геометрические характеристики (типоразмер) волокон, их объемная концентрация и характеристика сцепления с матрицей.

3. Установлено, что отношение длины волокна к его диаметру (l/d) в большей степени влияет на трещиностойкость высокопрочного сталефибробетона, чем на его прочность.

4. Разработаны составы высокопрочного сталефибробетона с высокой вязкостью разрушения, в котором значения критических коэффициентов интенсивности напряжений KIC и KIIC относительно высокопрочного бетона без волокон выросли более чем в 3 раза.

5. Экспериментально подтверждены теоретические сравнения между собой прочностей и вязкостей разрушения высокопрочного сталефибробетона, армированного волокнами «Dramix» и «Челябинка». При прочих равных условиях значение величины энергии, затраченной на вытягивание волокон «Dramix», в 6 раз выше аналогичной характеристики, полученной с использованием стальной фибры «Челябинка».

6. Высокопрочный бетон является эффективным строительным материалом, применение которого обеспечивает повышение несущей способности и снижение материалоемкости строительных конструкций. На примере типовой плиты перекрытия типа «2Т» показан положительный экономический эффект от дисперсного армирования в растянутой зоне продольных ребер, который составил 435,6 рублей на одно изделие.

Публикации по теме диссертации

1. Голубев, В.Ю. Высокопрочный сталефибробетон / В.Ю. Голубев // Актуальные проблемы современного строительства. 60-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Сборник материалов конференции. Ч. I - СПб.: СПбГАСУ, 2007. - С. 176-178.

2. Пухаренко, Ю.В. Высокопрочный сталефибробетон / Ю.В. Пухаренко, В.Ю. Голубев // Промышленное и гражданское строительство. - 2007. - №9. - С. 40-41. (из списка ВАК)

3. Вахмистров, А.И. Высокопрочный сталефибробетон для высотного строительства / А.И. Вахмистров, Ю.В. Пухаренко, В.Ю. Голубев и др. // Вестник строительного комплекса. - 2007. - №10(49). - С. 51.

4. Голубев, В.Ю. О методах определения вязкости разрушения высокопрочного сталефибробетона / В.Ю. Голубев // Доклады 65-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных руководителей, инженеров и аспирантов университета. Ч. I - СПб.: СПбГАСУ, 2008. - С. 205-207.

5. Голубев, В.Ю. О вязкости разрушения фибробетона / В.Ю. Голубев // Актуальные проблемы современного строительства. 61-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Сборник материалов конференции. Ч. I - СПб.: СПбГАСУ, 2008. - С. 179-185.

6. Пухаренко, Ю.В. О вязкости разрушения фибробетона / Ю.В. Пухаренко, В.Ю. Голубев // Вестник гражданских инженеров. - 2008. - №3(16). - С. 80-83. (из списка ВАК)

7. Пухаренко, Ю.В. Проектирование состава и исследование свойств высокопрочного сталефибробетона / Ю.В. Пухаренко, И.У. Аубакирова, В.Ю. Голубев // III третья международная выставка-конференция «Популярное бетоноведение 2009»: сб. докл., 2009. - С. 74-79.

8. Пухаренко, Ю.В. Об оценке трещиностойкости сталефибробетона ультразвуковым методом / Ю.В. Пухаренко, В.Ю. Голубев, А.О. Хегай // Промышленное и гражданское строительство. - 2009. - №9. - С. 50-51. (из списка ВАК)

Подписано к печати 24.11.2009. Формат 6084 1/16. Бум. офсет.

Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.

Отпечатано на ризографе СПбГАСУ.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.

Размещено на Allbest.ru

...