Стойкие к динамическим нагрузкам и газопроницанию волокнистые и дисперсно-упрочненные композиционные материалы для конструкций сооружений специального строительства

• Автор: Бочарников, Александр Степанович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 414 с. : ил.

1 ПРОБЛЕМЫ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

СВОЙСТВ СПЕЦИАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1 Сооружения специального строительства.

1.2 Системы герметизации специальных сооружений.

1.3 Стыки в ограждающих конструкциях специальных сооруже

ний, как объекты герметизации.

1.4 Факторы, влияющие на газопроницаемость бетона в стыках и местах контакта с металлом закладных деталей
1.5 Анализ свойств и технологий сталсфибробетона, как перспективного композиционного материала для защитных и ограждающих конструкций сооружений
1.6 Существующие проблемы герметизации дефектных мест в ограждающих конструкциях и способы их решения.

1.7 Обоснование цели работы и направлений исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В БЕТОНЕ СТЫКОВ С ГРАНЯМИ СБОРНЫХ
ИЗДЕЛИЙ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
2.1 Объемные деформации усадки бетона при его твердении
2.2 Процесс трещинообразования в бетоне стыков между сборными конструкциями
2.3 Процесс трещинообразования в бетоне на контакте с металлом закладных деталей.
2.4 Оценка газопроницаемости материалов и элементов ограждающих конструкций специальных сооружений.
к 2.5 Выводы.
3 НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ О РОЛИ ДИСКРЕТНОЙ АРМАТУРЫ В
УЛУЧШЕНИИ СТРУКТУРЫ И ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ
СТАЛЕФИБРОБЕТОНА
3.1 Классификация дисперсноармированных строительных композиционных материалов и место в ней сталефибробетона
3.2 Роль армирующего компонента в структурообразовании сталефибробетона
3.3 Контактная зона взаимодействия системы бетонстальное во
локно, межфибровые расстояния и рациональная степень
дисперсного армирования бетонной матрицы сталефибробетона .
3.4 Оптимальные геометрические размеры геометрический фактор стальных волокон для дисперсного армирования бетонной матрицы.
3.5 Прочностные характеристики сталефибробетона, как критерии оценки дисперсного армирования бетонной матрицы.
3.6 Выводы
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА
4.1 Оценка влияния характеристик заполнителя на структуру бетонной матрицы и прочностные свойства сталефибробетона .
4.2 Влияние геометрических размеров стальных волокон на межфибровые расстояния и степень дисперсного армирования
4.3 Принципы и критерии оценки сцепления стальных волокон с бетонной матрицей.
4.4 Реологическая модель процесса ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас.
4.5 Активация мелкозернистой бетонной смеси для ввода в фибро
каркас методами литья и вибролитья
4.6 Оценка удобоукладываемости мелкозернистой бетонной смеси
в фиброкаркасах.
4.7 Влияние пластифицирующих добавок на свойства бетонных смесей, используемых при изготовлении сталефибробетона
4.8 Выводы
5 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА И
КОНСТРУКЦИЙ ЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ НЕГО
СПОСОБАМИ РАЗДЕЛЬНОЙ УКЛАДКИ КОМПОНЕНТОВ
5.1 Исходные материалы и требования к ним.
5.2 Методика проектирования и расчета параметров фиброкаркаса и состава мелкозернистого бетона, как матрицы сталефибробетона
5.3 Предлагаемые разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него с раздельной укладкой компонентов.
5.4 Выводы
6 ОЦЕКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ, ДЕФОРМАТИВ
НЫЕ И ДРУГИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА
6.1 Методики экспериментальных исследований свойств сталефибробетона
6.2 Результаты исследований планируемого полного трехфакторного эксперимента по оценке основных свойств сталефибробетона .
6.3 Определение степени влияния на прочностные свойства сталефибробетона геометрических размеров стальных волокон .
6.4 Прочностные и деформативные свойства высокоармированно
го сталефибробетона ру 5, изготовленного по технологии
раздельной укладки компонентов, при статическом и динамическом нагружениях
6.5 Усадка сталефибробетона.
6.6 Воздухопроницаемость сталефибробетона в местах контакта с другими материалами в ограждающих конструкциях соору
жений.
6.7 Воздухопроницаемость сталефибробетона при изгибе конструкции .
6.8 Выводы
ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ЗАДЕЛКИ
7 ТРЕЩИН В БЕТОНЕ МАГНИТНЫМИ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМИ
КОМПОЗИЦИЯМИ
7.1 Физическая сущность процесса уплотнения дефектных мест
магнитными герметизирующими композициями
7.2 Оксиднобариевые магниты и системы из них, как источники
локального магнитного поля на плоских поверхностях закладных деталей.
Расчет магнитной цепи постоянного магнита
7.4 Особенности расчета параметров магнитного поля и втягивающей силы в магнитной системе с электромагнитом.
7.5 Основные принципы проектирования магнитных систем из
пластинчатых оксиднобариевых магнитов
7.6 Выводы
8 МАГНИТНЫЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИИ И ТЕХ
НОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ДЕФЕКТНЫХ МЕСТ
8.1 Требования к магнитным герметизирующим композициям
8.2 Составы магнитных герметизирующих композиций
8.3 Параметры магнитного поля в неплотностях мест контакта бетона с металлическими закладными деталями.
8.4 Результаты экспериментальных исследований процесса нагнетания в дефектные места магнитных герметизирующих композиций
8.5 Технология герметизации неплотностей в ограждающих конструкциях магнитными герметизирующими композициями
под воздействием локального магнитного поля.
8.6 Выводы
9 ПОЛИГОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА
9.1 Результаты испытаний сталефибробетонных плит на действие макетов кумулятивного заряда и прострел моделью снаряда .
9.2 Оценка газопроницаемости стыков между сборными конструкциями до и после воздействия ударной взрывной волны
9.3 Оценка технической и экономической эффективностей использования сталефибробетона в защитных конструкциях противовзрывных кабин.
9.4 Техническая и экономическая эффективности применения сталефибробетона для заделки стыков между сборными конструкциями в специальных сооружениях
9.5 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ВВЕДЕНИЕ


При этом нужно отметить, что воздухопроницаемость стыков ограждающих конструкций защитных сооружений через года эксплуатации увеличи вается в раза 4. Основным показателем, по которому оценивается герметичность защитных сооружений, является коэффициент воздухопроницаемости материалов ограждающих конструкций. Рисунок 1. Коэффициент воздухопроницаемости определяет количество воздуха, проникающего через 1 м2 конструкции толщиной 1 м за 1 ч при перепаде давления даПа мм. Приведенные в таблице 1. Рисунок 1. Таблица 1. Бетон сборных конструкций 0,1. Бетон монолитных конструкций 0,0. Стыки между панелями стен 0,0. Стыки панелей фудаментной плиты и перекрытий 0,5. Места контакта бетона с конструкциями вводов коммуникаций 0,4. Рисунок 1. Авторы многих работ 4, 5, 7, 9,, , утверждают, что затекание наружного воздуха в защитные сооружения через стыки и места неплотного контакта бетона с металлом происходит в результате появления в бетоне трещин. Основную роль в возникновении трещин в материале заполнения стыков играет усадка . В процессе эксплуатации трещины в бетоне стыков могут возникать иногда от чрезмерных растягивающих и сдвигающих нагрузок, коррозии, температурных и осадочных деформаций. Особенно сильное трещинообразование на контакте металлбетон отмечается в сборных конструкциях изза ускоренных режимов термообработки. Известно, что первую классификацию трещин в железобетонных конструкциях разработал Лосье . Данная классификация сыграла положительную роль в организации работ по устранению неплотностей в конструкциях, однако, она имеет ряд недостатков. Трещины в ней характеризуются только с точки зрения их происхождения и причин образования. Приведенный перечень должен быть шире. В своей поздней работе Лосье отмечал, что, в принципе, трещина опасна лишь в двух случаях когда се ширина достаточна, чтобы вызвать коррозию арматуры и, когда бетон с трещиной не способен оказывать сопротивление совокупности всех растягивающих усилий. Здесь уже явно видна попытка классифицировать трещины по степени их влияния на ухудшение эксплуатационных качеств конструкций. Указанную классификацию дополнил И. М. Литвинов . Соглашаясь с Лоссье, он ввел дополнительную категорию трещин по условию работы конструкции трещины в конструкциях, подверженные статическим и динамическим нагрузкам. Классификация трещин приведена также в работе Б. Е. Огороднева . Первый и второй тип трещин требуют усиления конструкций, иногда их замены, для третьего и четвертого типов необходима заделка трещин существующими способами уплотнения. Рисунок 1. Классификация Б. Е. Огороднева также не лишена недостатков она изложена только с точки зрения влияния трещин на прочностные и эксплуатационные качества конструкций. С нашей точки зрения трещины должны различаться по размерам, причинам образования, видам воспринимаемых нагрузок, влиянию на прочностные и другие эксплуатационные качества конструкций рисунок 1. Рисунок 1. Герметичность защитных сооружений или их защиту от затекания наружной газовой среды можно обеспечить устройством плотных железобетонных ограждающих конструкций, воздухонепроницаемых стыков сборных железобетонных элементов и герметизацией входов, вводов инженерных коммуникаций и газовоздушных трактов 4,5,9,. Если вопрос устройства плотных железобетонных конструкций в настоящее время практически решен полностью путем специального подбора составляющих компонентов бетона, применения высококачественного цемента и заполнителей, уменьшения водоцементного отношения бетонной смеси, тщательного уплотнения, то воздухопроницаемость бетона в стыках и в местах контакта с металлическими закладными деталями входов, вводов инженерных коммуникаций до сих пор не удовлетворяет требованиям обеспечения герметичности защитных сооружений от воздействия современных и перспективных средств поражения 9. Анализ современных исследований процессов трещинообразования в железобетонных конструкциях раздел 1. Известно, что трещинообразование в железобетонных конструкциях сдерживается арматурой, пересекающей трещины . Именно она воспринимает на себя растягивающие или сдвигающие нагрузки и препятствует рост трещин.