Сталефибробетон с заданными свойствами и строительные конструкции на его основе

• Автор: Талантова, Клара Васильевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 287 с. : ил. + Прил. (189 с.: ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Сталефибробетои как композиционный материал

1.2 Стальная фибра для производства сталефибробетона

1.3 Особенности структуры и свойств сталефибробетона

1.4 Корреляционный анализ свойств сталефибробетона

1.5 Существующие нормативные методы проектирования конструкций на основе сталефибробетона

1.6 Выводы по первой главе. Цели и задачи исследований

Глава 2 РАЗРАБОТКА НАУЧНОГО ПОДХОДА К СОЗДАНИЮ
СТАЛЕФИБРОБЕТОНА И КОНСТРУКЦИЙ НА ЕГО ОСНОВЕ С ЗАРАНЕЕ ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ
2.1 Направления управления свойствами сталефибробетона
2.2 Решение задачи оптимизации расхода фибры
2.2.1 Численные исследования свойств сталефибробетона в принятой области фибрового армирования
2.2.2 Оптимизация расхода фибры
2.3 Определение критерия рациональной формы сечения элемента
2.4 Способ управления свойствами межфазиого слоя «фибра - матрица»
2.5 Определение области рационального фибрового армирования
2.6.Численные исследование соответствия бетонной матрицы виду фибры
2.7 Предложения по универсальной маркировке стальных фибр
2.8 Создание конструкций на основе сталефибробетона с заранее заданными свойствами
2.9. Выводы по второй главе
Глава 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Исследования свойств сталефибробетона в зависимости от вида стальных волокон
3.1.1 Характеристика стальных фибр, принятых для экспериментальных исследований
3.1.2 Экспериментальные исследования влияния типа фибры на свойства сталефибробетона
3.1.3 Определение коэффициентов надежности по сталефибробетону
3.2 Исследование атмосферной стойкости сталефибробетона
3.3 Влияние технологических факторов на прочностные характеристики сталефибробетона
3.4 Выводы по третьей главе

Глава 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
СОЗДАНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ (СТАЛЕФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ) КОНСТРУКЦИЙ С ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
4.1 Классификация сталефибробетона по прочности
4.1.1 Общие положения. Состояние вопроса
4.1.2 Классификация сталефибробетона по прочности
4.2 Выбор исходных данных для проектирования и изготовления конструкций
на основе сталефибробетона
4.2.1 Выбор варианта фибрового армирования
4.3 Алгоритм выбора исходных данных
4.3.1 Проектирование конструкций па основе сталефибробетона
4.3.2 Особенности проектирования сталефибробетонных
конструкций в зависимости от варианта армирования
4.4 Алгоритм создания конструкций на основе сталефибробетона с
заданными свойствами
4.5 Программа автоматизированного проектирования конструкций на
основе сталефибробетона «СФБ конструктор»
4.6 Предложения по технологии производства конструкций на основе сталефибробетона с заданными свойствами
4.6.1 Сталефибробетонная смесь
4.6.2 Формование конструкций па основе сталефибробетона
4.7 Выводы по четвертой главе
Глава 5 КОНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА С ЗАДАННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
5.1 Конструкции гражданских зданий
5.1.1 Плиты перекрытий
5.1.1 1 Экспериментальные исследования сборной
сталефиброжелезобетонной плиты перекрытия
5.1.2 Мобильный дом многофункционального назначения из сталефиброжелезобетонных тонкостенных оболочек
5.1.3 Практика создания оболочки покрытия Храма
5.2 Малые архитектурные формы
5.3 Специальные сооружения
5.3.1 Помещения повышенной надежности
5.3.2 Контейнер на основе сталефибробетона для хранения и захоронения токсичных промышленных отходов
5.4 Автодорожное строительство
5.4.1 Конструкции монолитных дорожных одежд
5.4.2 Сборные сталефибробетонпые элементы притрассовых водоотводных лотков
5.4.3 Пролетные строения мостов
5.5 Выводы по пятой главе
Основные выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Стратегия научно-технического развития инвестиционно-строительного комплекса России на период до 2020 года состоит, кроме прочего, «...в освоении выпуска нового поколения высококачественных строительных материалов и изделий, в том числе композитных» [23].
Результаты обширных исследований отечественных и зарубежных специалистов показали, что введение в бетон стальных волокон - фибр позволяет создать новый материал. Получаемый при этом композит - сталефибробе-тон обладает повышенными характеристиками, превышающими параметры исходного бетона [3, 5, 34, 47, 59, 64,65, 78, 98,99, 107, 112, 199, 246, 301,332,341,342,358].
Анализ показал, что в сталефибробетоне заложены значительные резервы регулирования свойств, создания новых строительных элементов и технологий, которые успешно могут конкурировать с существующими конструктивными и технологическими решениями. Сталефибробетон открывает возможность создавать конструкции с заранее заданными свойствами.
Очевидно, что назрела необходимость в разработке нового научного подхода к созданию как материала, так и конструкций на основе сталефибро-бетона с заранее заданными свойствами и возможностью их регулирования.
Решение этой проблемы следует рассматривать, как важное научное направление в развитии теории и практики строительных конструкций. В связи с этим тема диссертационной работы представляется актуальной и важной. В представленной диссертации разработаны технические и технологические решения, внедрение которых вносит вклад в развитие экономики страны.
Цель и задачи исследований:
- проанализировать современное состояние проблемы, существующие теоретические и экспериментальные исследования, выявить отсутствие и наметить пути разработки системного подхода к созданию сталефибробетона с

В связи с тем, что в выражении (1.6) все входные параметры X; находятся в диапазоне (-1; 1), значения коэффициентов а; фактически характеризуют влияние соответствующих входных параметров. Анализ таблицы 1.7 позволяет сделать вывод, что из первой зависимости можно исключит параметр Х5; из второй - Х2; из третьей - Х3 и Х6; из четвертой - Х2. Это позволяет несколько упростить зависимости без значительного снижения их точности.
Построенные на основе корреляционного анализа регрессионные зависимости прочности СФБ от принятых входных параметров приведены ниже. У, = 52,695 - 37,35Х, - 18,46 Х2 + 22,85 Х3 - 26,67 Х4 - 0,297 Х5 + 4,72 Х6 + 37,78Х7- 1,99 Х8 + 4,09 Х9-8,031 Х10-8,16ХП + 1,21 Х,2; (1.9)
У2=6, 11 - 13,89Х,-0,07Х2-0,175Х3-4,27Х4 - 1,43X5 - 1,085Х6 + 7,84Х7 + 0,66Х8- 0,23Х9+ 3,14Х,о + 0,68Хц+ 5,66Х12; (1.10)
У3 = 44, 77 + 3,36Х, - 3,29Х2- 0,36Х3 - 8,18Х4- 0,83Х5 - 0,215Х6 +22,73Х7-1,14Х8+1,27Х9+ 19,01Хю-2,81Хц + 2,03 Х)2; (1.11)
У4 = 16, 55 + 3,92Х,+ 0,44 Х2- 10,21Х3+3,77Х4+ 5,32Х5-2,07Х6 + 14,27Х7-0,65Х8+ 0,55Х9+6,77Хю + 2,73ХП - 0,88 Х!2. (1.12)
После подстановки значений переменных, и внеся обозначения: ЬхИ^Ари-; тип фибры —> ТФ, ТМ —» тип матрицы, зависимости прочности СФБ от переменных принимают нижеследующий вид.
Прочность СФБ на осевое сжатие:
1Съ = 52,695 - 37,35ТМ - 18,46 Мкр+ 22,85 В/Ц- 26,67 Ц/П - 0,297 Арег +
+4,72 ТФ +37,78 1,99 6,+4,09 1Г - 8,031 ^-8,16^ + 1,21 БСГ; (1.13)
Рассматривая регрессионную зависимость прочности СФБ на сжатие (1.13) от факторов, принятых в исследованиях, можно отметить, что решающую роль в обеспечении 11^, имеет, прежде всего, прочность бетона-матрицы, а также технологические параметры - крупность песка, водоцементное и цементно-песчаное отношение. Это соответствует и работам [119,131,199,212], не использованным в корреляционном анализе.