Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Калаш О.А., Дудина И.В.
Важной задачей при проектировании и изготовлении конструкций является комплексное исследование технологии изготовления, разработка способов повышения надежности изготовленной продукции и уменьшения влияния негативных процессов на стадии изготовления на прочность конструкций. В функцию, характеризующую несущую способность, входят следующие параметры: физико-механические свойства бетона и арматуры, линейные размеры конструкции, количество рабочей арматуры, величина защитного слоя и т.д.

Проведение исследований [1,2,3] по влиянию структурных параметров бетона на надежность конструкций выявило следующие характеристики: активность цемента после тепловлажностной обработки (ТВО), определяющая распалубочную, передаточную, отпускную прочности бетона и, как следствие, расход цемента. В настоящее время активность цемента после ТВО определяется по ГОСТ 310.4-84.Оценка заключается в механических и резонансных испытаниях призм сечением 7х7х30 см из цементного камня нормальной густоты, прошедшего производственный режим ТВО (выдержка-2 ч., подъем температуры-4 ч., изотермия-8 ч., остывание-2 ч.).

При этом были получены следующие коэффициенты вариации: для цементного камня составлял 3-6%, для заполнителя: объемного и удельного веса -1,2%; удельной поверхности -1,8%; прочности -4,7%. Характеристики заполнителей свидетельствуют о высоком их качестве и позволяют в дальнейшем вероятностным путем оценить их влияние на прочностные свойства бетона [1].

При вероятностной оценке большое значение имеет точность дозирования, так для цемента она составляет 1%, песка - 2%, крупного заполнителя - 2% и воды - 1%. Расход воды определяется удельной поверхностью заполнителей и цемента. Основной вклад в изменчивость водосодержания бетонной смеси обеспечивают колебания водопотребности цемента, влажности заполнителя и точность дозирования. По данным исследований в работе [1] средняя величина коэффициента вариации расхода воды составляет 3,2%.

В [4, 5] исследовано влияние типа крупного заполнителя, а также формы и крупности его зерен на прочности при сжатии и растяжении и модуль упругости бетонов, имеющих в 28-суточном возрасте прочность при сжатии 30, 60 и 90 МПа. Применительно к бетонам с конечной прочностью 30 МПа различие между прочностными характеристиками на разных заполнителях снижается. Тип крупного заполнителя оказывает значительное влияние на характер разрушения. Содержание примесей в заполнителе также неблагоприятно влияет на прочность бетона при сжатии.

С учетом влияния технологических факторов на прочность бетона после ТВО на комбинате "Братскжелезобетон" была получена следующая аналитическая зависимость [1]:

а,                                       (1)

где а- призменная прочность бетона после ТВО; а- призменная прочность цементного камня нормальной густоты; Ц - количество цемента; В - количество воды; VВ - объем бетона; n - коэффициент, зависящий от вида и качества заполнителей; a - коэффициент, зависящий от объема воздушных пор и их структуры; К1, К2, К3 - соответственно коэффициенты, принимаемые в зависимости от химико-минералогического состава цемента; Т - температура изотермического прогрева.

Используя метод линеаризации функции для вероятностных расчетов, на основании зависимости (1) можно получить среднеквадратическое отклонение (СКО) прочности бетона после пропаривания, т.е. изменчивость прочностных свойств бетона можно получить с помощью неразрушающих методов.

Оценка напряженно-деформированного состояния предварительно-напряженных железобетонных конструкций показала, что при расчетах по оценке надежности также необходимо учитывать влияние армирования (площади сечения и расположения арматуры в сечении элемента) [6, 7] и изменчивость механических свойств и предварительного натяжения высокопрочной стали [1]. Для горячекатаной стержневой арматуры коэффициент вариации временного сопротивления и предела текучести соответственно равен 4-7% и 5-10%, для термически упрочненной арматуры этот показатель повышается соответственно до 5-13% и 8-20%. Высокопрочная проволока обладает сравнительно малой изменчивостью временного сопротивления, коэффициент вариации которого составляет около 5%. Однако, при оценке сопротивления прядей и канатов следует учитывать эффект совместной работы проволок. В соответствии с этим, увеличение количество проволок снижает изменчивость сопротивления арматуры и уменьшает проявление изменчивости сопротивления по длине. Вследствие неоднородности материалов по составу и физико-механическим свойствам, а также неточности натяжения арматуры величина коэффициента вариации предварительного натяжения составила 13-20%.

Интегральной характеристикой всех технологических факторов, связанных с арматурными работами, является прочность сварных соединений [1]. Технологическим регламентом предусмотрено, что если коэффициент вариации увеличивается выше 10%, сварочная машина или станок останавливается для ремонта или регулировки.

Следовательно, структура железобетонной конструкции представляет собой систему, свойства которой подвержены значительному разбросу по прочности и деформативности, механизму трещинообразования и характеру разрушения. Эти характеристики зависят от прочностных и деформативных свойств каждого отдельного компонента, входящего в состав железобетона; от качества сцепления арматуры с бетоном; характера распределения заполнителя в бетоне; геометрических размеров конструкции, технологических факторов и т.д.

На основании анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований, можно выделить следующие технологические факторы, влияющие в значительной степени на прочность и надежность конструкций: активность цемента после ТВО; качество заполнителей; водоцементное отношение; объем воздухововлечения; режим перемешивания бетонной смеси, ее уплотнение и тепловая обработка. В момент передачи напряжения с арматуры на бетон оказывает влияние уровень предварительного натяжения арматуры, передаточная прочность бетона и площадь напрягаемой арматуры; на несущую способность конструкции - прочностные свойства арматуры, ее положение и площадь сечения. Вышеперечисленные параметры оказывают влияние практически только на прочность, при этом до настоящего времени не изучены в достаточной степени факторы, влияющие на процесс образования и развития трещин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Влияние технологических факторов на изменчивость свойств материалов, конструкций при производстве сборного железобетона. Обзорная информация //Самарин Ю. А. - М.: Информэнерго, 1989. - 60 с
  2. Соломатов В.И., Арбеньев А.С., Матвеев В.А., Хромова Т.В. Обоснование зависимости прочности бетона от активности и расхода цемента // Бетон и железобетон. - 1999. - №2. -
    с. 6-8.
  3. Косач А.Ф. Влияние ТВО на эксплуатационные свойства бетона // Известия вузов. Строительство. - 2003. - №7. - с. 47-50.
  4. Клевцов В. А. Учет изменчивости свойств материалов и геометрии сечений при расчете статически неопределимых ферм - В кн.: Предварительно-напряженные конструкции зданий и инженерных сооружений. Под ред. Г. И. Бердичевского. - М.: Стройиздат, 1977. - 207 с.
  5. Гуща Ю.П., Ларичева И.Ю., Саканов К.Т. Влияние формы поперечного сечения элементов на прочность, трещиностойкость и деформативность // Бетон и железобетон. - 1987. - №5. - с. 19-20.
  6. Тамразян А.Г., Дудина И.В. Влияние изменчивости контролируемых параметров на надежность преднапряженных балок на стадии изготовления // Жилищное строительство. - 2001. - №1. - с. 16-17.
  7. Маркаров Н. А., Кваша Г. А., Тимощук Н. С. Исследование напряженного состояния предварительно-напряженных ферм в доэксплуатационной стадии - В кн.: Предварительно-напряженные конструкции зданий и инженерных сооружений. Под ред. Г. И. Бердичевского. - М.: Стройиздат, 1977. - 207 с.

Библиографическая ссылка

Калаш О.А., Дудина И.В. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 4. – С. 99-101;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=2884 (дата обращения: 19.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074