Прочностные и деформационные характеристики несъемной сталефибробетонной опалубки как несущего элемента железобетонных конструкций

• Автор: Капустин, Дмитрий Егорович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Анализ сборно-монолитного метода строительства с применением армоопалубочных блоков

1.2. Опыт применения сталефибробетона в строительстве

1.3. Анализ характеристики матрицы и дисперсного армирования для изготовления сталефибробетона
1.4. Анализ физико-механических характеристик сталефибробетона и экспериментальных методов их определения

1.5. Обзор методов расчета конструкций из сталефибробетона

1.6. Основные выводы по главе

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНОГО АРМИРОВАНИЯ НА ПРОЧНОСТНЫЕ, ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

2.1. Программа экспериментальной работы

2.2. Прочностные и деформационные характеристики сталефибробетона при осевом сжатии
2.3. Экспериментальные зависимости влияния типа фибры и процента армирования на прочностные и деформационные характеристики сталефибробетона при осевом растяжении
2.4. Прочность и деформативность сталефибробетонной опалубки в зависимости от параметров армирования при изгибе
2.5. Исследование эксплуатационных характеристик сталефибробетона
2.6. Основные выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ НЕСЪЕМНОЙ СТАЛЕФИБРОБЕТОННОЙ ОПАЛУБКИ И БЕТОНА
3.1. Определение прочности контактной поверхности при осевом растяжении
3.2. Анализ совместной работы сталефибробетонной опалубки и бетона в железобетонных конструкциях при изгибе 1
3.3. Экспериментальное сравнение напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов, армированных сталефибробетонной опалубкой и стержневой арматурой при изгибе
3.4. Основные выводы по главе
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕСЪЕМНОЙ СТАЛЕФИБРОБЕТОННОЙ ОПАЛУБКОЙ КАК НЕСУЩЕГО КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
4.1. Конструирование и расчет несъемной сталефибробетонной опалубки
4.1.1. Расчет опалубки на восприятие нагрузок от свежеуложенной бетонной смеси.
4.1.2. Сталефибробетонная опалубка в качестве конструктивной арматуры..
4.1.3. Расчет сталефибробетонной опалубки в качестве несущего элемента.
4.1.4. Учет характеристик сталефибробетона при определении защитного слоя арматуры
4.2. Конструирование армоопалубочных блоков с несъемной сталефибробетонной
опалубкой
4.2.1. Конструктивное решение армоопалубочных блоков с петлевым стыком
4.2.2. Учет характеристик сталефибробетонной опалубки в конструкции армоопалубочных блоков со сварным стыком
4.3. Оценка эффективности сборно-монолитного метода строительства
4.4. Основные выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ДИАГРАММЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Сокращение сроков возведения здании и сооружений, повышение качества строительства, обеспечение надежности и долговечности являются одними из основных направлений развития современной строительной отрасли. Особенно это актуально в атомной энергетике России, перед которой поставлена задача сокращения сроков ввода в эксплуатацию энергоблоков АЭС до 35-45 месяцев (вместо 72-96 месяцев) и обеспечение их надежности в аварийных ситуациях. Перспективным решением поставленной задачи является применение сборпо-моиолитиого метода строительства, основанного на использовании армоопалубочных блоков, состоящих из арматурного каркаса с жестко прикрепленными листами несъемной сталефибробетонной опалубки. Высокое качество несущих железобетонных элементов, достаточная плотность стыков обеспечивается тем, что армоопалубочные блоки изготавливаются в цехах и монтируются в проектное положение на строительной площадке с последующей укладкой монолитного бетона.
Применение высокопрочной матрицы и стальных волокон позволяют получить стале-фибробетон с улучшенными физико-механическими характеристиками. Сталефибробетонная опалубка, будучи несъемной, включается в совместную работу с несущим железобетонным элементом, что позволяет сократить процент стержневого армирования, и за счет этого улучшить качество укладки монолитного бетона.
Все это послужило основанием для выбора темы диссертационного исследования, результаты которого представляются актуальными для расчета и конструирования как промышленных, так и гражданских зданий и сооружений с использованием армоопалубочных блоков с несъемной сталефибробетонной опалубкой.
Степень разработанности темы
Экспериментально-теоретическими исследованиями сталефибробетонов и конструкций с его применением занимались Рабинович Ф.Н., Некрасов В.П., Баженов Ю.М., Карпенко Н.И., Травуш В.И., Пухаренко Ю.П., Морозов В.П., Калашников В.И., Каприелов С.С., Степанова В.Ф., Денисов A.B., Горб Л.М., Ивлев М.А., Крылов С.М., Мишина A.B., Волков И.В., Врагов А.М., Войлоков И.А., Бондарев Б.А., Черноусов Р.Н., Безгодов И.М., Талантова К.В., Носков A.C., Бабков В.В., Струговец И.Б., Клюев С.В., Лесовик Р.В., Мещерин B.C., Ремнев В.В., Цер-нант A.A., Антропова Е.А., Иванов В.П., Romualdi J.R., Lau A., Lie T.T., Markovich I., Moyson D., Swamy R.N., Vanderwalie М. и др.
Исследованием совместной работы элементов железобетонных конструкций занимались Холмянский М.М., Почтовик Г.Я., Горбунов И.А., Бочарников A.C., Коротышевский О.В., Крылов С.Б., Красновкий P.O., Bassam А. и др.

Для оценки степени анкеровки волокон фибры в матрице исследования проводили на сталефибробетоне с особо высокопрочной матрицей, получаемой из самоуплотняющейся цементно-песчаной смеси. Для исследований был принят мелкозернистый бетон (цементнопесчаный раствор) класса В80 из условия, что он может быть получен из стандартизированных материалов.
Для изготовления матрицы был применен цемента марки ЦЕМ II 22,5 но ГОСТ 31108 [43], минеральная добавка - микрокремнезем по ТУ 5743-048-02495332, гиперпластификатор БИшУ^зкоСгеЮ 5-800 по ТУ 2493-005-13613997 и кварцевый песок по ГОСТ 8736 с модулем крупности Мк=2,6. Состав матрицы приведен в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Состав цементно-песчаной матрицы (в кг/м3)
Цемент ЦЕМ I класса 42,5 Песок Вода Мнкрокремнезем Г ппергшастифнкатор Біка УіясоСгеІе
800 1250 260 45
Полученные самоуплотняющиеся смеси относятся к марке по осадке конуса П5, марке по расплыву конуса Р6 по ГОСТ 7473-2010 и классам 8Г1 и БГ2 по Европейскому руководству по самоуплотняющимся бетонам [179].
Согласно основным целям и задачам исследования проводились по следующим основным направлениям:
- исследование влияние вида стальной фибры и процента фибрового армирования на прочностные и деформационные характеристики сталефибробетона, необходимые для расчета и конструирования несущей сталефибробетонной опалубки, в том числе:
« кубиковая и призменная прочность, а также деформативность при осевом сжатии, включая построение полных диаграмм деформирования и определение модулей деформаций, деформации при максимальном напряжении, максимальной деформации;
• прочность при осевом растяжении, включая построение полных диаграмм деформирования и определения по ним модулей: деформаций, деформации при максимальном напряжении, максимальной деформации;
• прочность и деформативность при растяжении при изгибе, включая построение полных диаграмм деформирования и определение по ним модулей деформаций, деформации при максимальном напряжении, максимальной деформации;
• прочность на раскалывание, метод определения которой является наиболее простым методом косвенного определения прочности бетонов на осевое растяжение;
• адгезия с бетоном, необходимая для расчета сталефибробетонной опалубки, как несущего элемента железобетонных конструкций;
• ударная вязкость разрушения, необходимая для расчета сталефибробетонной опа-