автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Физико-механический свойства бетоносерополимеров и особенности расчета изгибаемых элементов по нормальным сечениям на их основе

ХАРЬКОВСКИЙ ШИЗ 1ЕРН0-СТР01(ТЕЯЫ ИЙ ИНСТИТУТ

.На правах рукописи УЖ 624,04 + 606.942:670.7

ЦИБЕЛЕНКО Петр Петрович

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОИОСЕРОПОЛИМЕРОВ И ■ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ИЗГИБАМИ ЭЯШЕНШВ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ НА ИХ ОСНОВЕ

05.23.01 - Строительные конструкции,здания и сооружения 05.23.05 - Строителыше материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1392

Работа выполнена во Львовском политехническом институте и Львовском отделении института УкрстромНИИпроект.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник ОРЛОВСКИЙ В.И,

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ШАГИН А.Л.

- кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Ш1ДРВДК0 В.К.

Ведущая организации

проектно-иэискстельский и конструкторско-технологический институт "Львовский Стройпроект1'

Зыцита состоится " " " 1992 года в

" " часов на заседании специализированного совета Д.068.33.0 о Харьковском инженерно-строительном институте по адресу: г. Харьков, у л Су .•.:скал, д. 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " 1992 г.

Учений секретарь специализированного совета доктор технических наук профессор

ЖРОВ-МАИШ Д. В.

S-'.Ч"'.. Г .4

ГОО>'Д.'..Ч -

5ЙБЛКОТЕКА

содккшшк paiotli

Актуальность работы. Повышение долговечг-ости и надежности работы железобетонных; конструкций при воздействии -различных агрессивных сред, климатических условий и нагрузок является важной народно-хозяйственной задачей. Одним из эффективных способов повышения физико-механических и других характеристик бетона является пропитка различными веществами и композициями, в частности, мономерами с последующей их полимеризацией непосредственно в порах бетона. Taicne материалы получили название бетонополимеры. В результате уплотнения структуры бетона полимером в несколько раз возрастает его прочность, значительно повышается морозостойкость и стойкость в агрессивных средах, улучшаются другие свойства.

Однако широкому применении бетонополимеров для создания эффективных конструкций препятствуют дефицитность и высокая стоимость мономеров, их летучесть, токсичность и сложность технологии;1

В настоящее время в качестве недорогого и менее эффективного пропиточного материала для бетона стала применяться сера. Исследованиями В.И.Бабушкина, А.П.Волгушева, И.К.Касммова, В.П.Манзия, Р.Н.Мачавариани, Н.И.Мовчана, К.И.Мокрицкого, Ю.И.Орловского.В.В. Патуроева, А.В.Смирнова, Г.М.Сулашвилл, М.Т.Турапова, Д.А.Угинчу-са показана эффективность пропитки бетонов расплавом серы, разработана технология пропитки, изучены основные свойства бетонов и их долговечность, получивших название бетоносерополимеров.

Работы проф.Г.В.Марчюкайтиса и его учеников В.А.Юоцявичюса, Г.Л.Юркенаса, В.Ю.Чяршоса, выполненные в Вильнюсском инженерно-строительном институте, направлены на разработку методов расчета бетонных и железобетонных конструкций, пропитанных серой.

Выполненные на сегодняшний день исследования не позволяют решать ряд задач, связанных с расчетом железобетонных элементов частично или полностью пропитанных расплавом серы, в том числе

полимерной, при различных силовых воздействиях и нагрузках. Отсус ствпе научно оборванных рекомендаций по определению физико-мехг нических характеристик бетоносерополимеров и расчету эломентов и конструкций на их основе препятствует внедрению отого бетона в практику строительства.

Настоящие исследования являются составной частью комплекса ] бот, выполненных согласно Всесоюзного координационного плана нау исследовательских работ и онитно-промышленного внедрения серных с тонов и цементных бетонов, пропитанных серой, на 1985 и I98G...Ii гг..утвержденного Госстроем СССР 13.05.1985 г. J6 15-683.

Целью работы является научное обоснование физико-t хшшческих характеристик тяжелых бетонов, пропитанных серой, okci риментальная проверка работы изгибаемых бетонных и жолезоботоннш элементов при действии кратковременной нагрузки и разработка реке мендаций по определению физико-механических характеристик ботонос рополиморов и расчету элементов и конструкций на их основе.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований прочностных и д( Формативных свойств тяжелых бетонов, пропитанных серой кристаллит ской и полимерной модификаций;

- результаты экспериментальных исследований прочности и дефс мативности изгибаемых бетонных и железобетонных элементов прямоуз лыюго сечения при действии кратковременной нагрузки;

- рекомендации по определению физико-механических характерис тик бетоносерополимеров и расчету изгибаемых элементов на их оспс

- результаты испытаний натурных конструкций,пропитанных серс

- технико-экономические расчеты эффективности конструкций,nj питанных расплавом сери.

Научную новизну работы составляют:

- результаты экспериментальных исследований сжатых и растянутых элементов, пропитанных расплавом серы кристаллической и полимерной модификаций при кратковременной нагрузке;

- результаты экспериментально-теоретических исследований работы изгибаема бетонных и железобетонных элементов при действии кратковременной нагрузки;

- рекомендации по определению физико-механических характеристик бетона, пропитанного серой, и расчету элементов на его основе.

Практическая значимость работы:

- установлены основные прочностные и деформативные характеристики тяжелого бетона, пропитанного серой, необходимые для расчета изгибаемых железобетонных элементов;

- разработанные рекомендации позволяют рассчитывать и проектировать изгибаемые армированные элементы и конструкции из бетоно-серополимеров;

- при участии автора разработала "Улструкция по технологии пропитки строительных материалов расплавом серы", 1986 и "Рекомендации по определению физико-механических характеристик бето-носерополимеров и расчету элементов на их основе", 1989 г;

Внедроние работы. Материалы исследований использованы при проектировании изделий и конструкций из бетоносе-рополимеров / плиты, тротуарные мостовые блоки, пустотные плитные перемычки/ и освоении опытно-промышленной технологии их изготовления на опытном участке 1'ородокского завода "Полиэфир" Львовского Производственного объединения "Пластмассфурнитура", опытно-промышленном производстве Стрыиского гравийио-дробильно-сортировоч-ного завода Львовского треста Облагродорстрой.

Плиты покрытий вперит на объектах Городокского районного объединения "Сельхозхимия", тротуарное мостовые блоки - при ре-

конструкции моста на автодороге Головске-Зубрица Львовской области, пустотные шштние перемычки использованы при строительстве жи лого дома в г.Дрогобыче.

Технико-экономические расчеты показали, что потенциальный экономический эфпокт от применения бетоносерополимеров может быть получен в сфере эксплуатации изделий и конструкций за счет повыше ши их долговечности и коррозионной стойкости.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ. Результаты исследований и внедрения докладывались fia научно-технических конференциях Криворожское горнорудного института / Кривой Рог,1985,1986 и 1987 гг./.научно-технических конференциях Львовского политехнического института 191 1988,1989 гг..Всесоюзном семинаре, Челябинск, 1987 г..Республиканской научно-технической конференции, Полтава, 1989 г..Всесоюзной конференции "Применение эффективных П-бетонов в машиностроении и строительстве", Вильнюс,1989 г., I Всесоюзной конференции " Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии", Львов, 1990 г.

Объем работы. Диссортация содержит 188 стр. машинописного текста; 50 рисунков и фотографий; 21 таблицу; состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литерату ры из 72 HiiMeiioiULiiiHi и 10 приложений.

Диссертационная работа выполнялась в 1984...1989 гг. на кафед ре "Строительные конструкции" инженерно-строительного факультета Львовского политехнического института и в лаборатории технологии строительных материалов и изделий Львовского филиала научно-иссле-доьательского института строительных материалов и изделий.

Автор выражает глубокую благодарность за ценные советы и постоянное внимание к работе профессорам, д.т.н.Г.В.Марчюкайтису, В.В Патуроеву, В.Г.Лтдцу и Ф.Е.Клименко.

СОДЕ Р К ЛИНЕ РАБОТЫ

Новый композиционный вид бетона - бетопосерополимер, в силу специфики технологии и свойств пропиточного материала, имеет ряд характеристик, отличающихся от бстоиополимеров на основе органических мономеров. Это требует изучения всех свойств и работы элементов из этого материала с целью накопления экспериментальных данных, необходимых для разработки новых и совершенствования существующих методов расчета и проектирования элементов и конструкций. Методика расчета элементов с учетом особенностей свойств бе-тонополшеров, разработанная пра^.Г.И.Марчюкайтисом, не может быть использована для расчета элементов из бетона, пропитанного серой без экспериментальной проверки.

Для достижения поставленной цели исследования в настоящей работе последовательно решались следующие задачи: изучить прочностные и деформативные свойства тяжелого бетона, пропитанного кристаллической / без добавок / и полимерной / с добавкой 3 % селена / модификациями серы; разработать предложения по учету прочностных и деформативних характеристик бетоносерополимеров при расчете обычных и армированных элементов прямоугольного сечения; экспериментально изучить работу изгибаемых элементов из бетонов, пропитанных серой, но нормальным сочениям при кратковременном действии нагрузки и сопоставить с результатами испытаний аналогичных элементов из лепропитанного бетона с начальной прочностью при сжатии 10...40 МПа; оценить применимость рекомендаций Г.В.' Марчюкайтиса и СИиП 2.03.01-04 по расчету вышеназванных элементов по несущей способности и жесткости при действии кратковременной нагрузки; уточнить методику расчета изгибаемых элементов по нормальным сечениям с учетом модифицированного состояния серы и разработать рекомендации для их расчета; проверить рекомендации на работе натурных опытных конструкций, изготовленных в заводских

условиях, и внодронных в опытном строительство; выявить технико ■ экономическую эффективность применения в строительстве конструкцз и изделий, пропитанных серой, и определить области их рациональнс го использования.

Опытные образцы для исследований изготавливались проектной прочностью при сжатии 10...40 МНа. В качестве пляшущего применял« портландцемент марки 400, крупного заполнителя - гранитный щебеш Фракции 5...10 ш, мелкого - кварцевый песок с модулем крупности 1,5 и содержанием глинистых частиц до I %. Для пропитки бетонных образцов применялась техническая сера, соответствующая требования 10СТ 127-7С1, с плотностью 2,05 г/см3.

Применение серы в качестве пропиточного вещества для цементных бетонов позволяет существенно повысить их физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Такие' бетоны, имея ряд преимуществ перед ненропитанными, характеризуются некоторыми существенными недостатками, обусловленными свойствами кристаллической серы особенно хрупкостью, которая способствует значительным температур ним напряжениям, возникающим при кристаллизации серы, и впоследствии к деструкции бетона при эксплуатации изделий. Эти недостатки можно частично устранить, вводя в расплав серы в процессе пропитю вещества, стабилизирующие серу в полимерном состоянии.

Преимущества полимерной серы перед кристаллической состоят в том, что она нерастворима в органических растворителях, имеет значительно меньшие внутренние напряжения при переходе из вязко-жидкого состояния в твордое, расплав обладает более высокими адгезио> ними свойствами при твердешш, что дополнительно позволяет использовать более высокие прочностные свойства, особенно повышенную прочность при растяжении.

Технология получения бетоносорополимеров с применением ряда неорганических веществ для стабилизации полимерной серы разработа-

на Львовским филиалом НкШЛИ под руководством ЮЛ ¡.Орловского. В настоящей работе для стабилизации сери в полимерном состоянии при пропитке бетона использован селен / а.с. JS 9735II /.

Технология изготовления образцов, пропитанных полимерной серой состояла в следующем. Серу смешивали с 3 а селена и смесь нагревали до 100 °С. При этой температуре ее выдерживали до тех пор, пока не плавился весь селен. Затем температуру понижали до 150 °С и в расплав погружали высушенные до постоянной массы образцы, нагретые до этой же температуры, иреш пропитки составляло: для об— w ™ w

разцов с —=0,4- 12 ч; с - - 0,6 - li ч, что позволяло достиг-С с

нуть полной проштси образцов.

Программа исследований предусматривала изготовление образцов следующих размеров: кубов 10x10x10, призм 10x10x40, бетонных и армированных балок 7x10x100 см. В качество рабочей арматуры при изготовлении балок использовалась стержневая арматура класса А-Ш диаметром 8 и 12 мм, что позволило запроектировать балки 3-х процентов армирования: 0,9;2 и 4. Составы и характеристики исходного бетона приведены в табл.1.

Таблица I. Составы и характеристики исходного бетона

№ серии Расход материалов на мз V/ с Плотность смеси, кг/мз Прочность,МПа

цемент,:щебень,:песок,:воца, кг : кг : кг : л R

I 560

П 425

Ш 275

U 230

1108 1137 1165 1270

250

699

700 710

333 170 165 92

0,6 0,4 0,6 0,4

2254 2431 2305 2302

42,5 36,0 35,0 10,0

40,7

31.4

31.5 9,3

Методика исследовании предусматривала испытания образцов на эдноосное сжатие и растяжение на гидравлическом прессе и разрывной машине. Регистрация продольных и поперечных деформаций производилась тензодатчиками и индикаторами часового типа. Часть образцов прозвучивали ультразвуком с помощью прибора УКБ-1М. По результатам

.LU

изменения скорости прохоздения ультразвука через образец, а такж вычисления коэффициента поперечных деформаций определялись пара метрические точки нижнего и верхнего пределов трещинообразования Коэффициент полноты эпюры, характеризующий упруго-пластичес свойства бетона и его способность к перераспределешю напряжений сечениях изгибаемых элементов определяли по методике НИИЖБ путем испытания призм на виецентренное сжатие с эксцентриситетом 2,5 с Прочность бетона при осевом растяжении определялась путем и питания на разрыв призм, снабженных по торцам закладными деталям для крепления к захватным устройствам разрывной машины.

Испытания балок проводилось на испытательном стенде. Для фи сации деформации бетона сжатой и растянутой зон на поверхность б на балок наклеивались тензодатчики. Регистрация деформаций произ дилась прибором МЩ-1М. Деформации рабочей арлатури измерялись г бинными мессурамн; прогибы - прогибомерами Максимова; осадка опо часовыми индик;торами. Ширина раскрытия трещин замерялась моноку ллрным микроскопом 24г-х-кратного увеличения с ценой деления 0,05 Раздел Ш посвящен исследованию прочностных и упруго-пластич ских свойств бетонов, пропитанных серой. Проведенные ранее иссле, ванил касались, н основном, разработки вопросов технологии бетон пропитанных расплавом серы; структурообразования, долговечности, коррозионной стойкости в различных средах и оценки технико-эконо ческой эффективности изделий, пропитанных серой. Рекомендации по определению шизико-механпческих характеристик бетоносерополимеро до настоящего времени отсутствовали. Настоящие исследования проч стних и унруто-нластичоских свойств тяжелого бетона, пропитанног {)асплавом кристаллической и полимерной модификаций, позволяет сд лать следующие выводы и рекомендации.

11]юнитка тяжелого бетона с начальной приэменной прочностью ...40,7 ГЛПа повышает все прочностные характеристики исходного бе' на в несколько pan. При этом коэффициент упрочнения зависит от к

чества поглощенной серы, начальной прочности бетона и водоцемент— ного отношения. Максимальная величина коэффициента упрочнения ку-биковой прочности при сжатии составляла: при пропитке бетона кристаллической модификацией серы-3,4, полимерной - 3,8; призменной прочности, соответственно 2,75 и 3,2.

Значения коэффициента призменной прочности для бетона, пропитанного кристаллической модификацией серн, в среднем,соответву-ют показателям для высокопрочного бетона. Повышенные значения коэффициента для бетона, пропитанного полимерной модификацией свидетельствуют о его более высоких пластических свойствах.

Установлено, что пропитка бетонов серой значительно повышает предел прочности при осевом растяжении, причем пропитка относительно больше увеличивает прочность при растяжении, чем при сжатии. Максимальный коэффициент упрочнения бетона при растяжении для исследованных составов составлял: при пропитке кристаллической модификацией серы - 3, полимерной - 4,2.

Зависимость прочности на растяжение от кубпковой для бетона, пропитанного кристаллической серой, имеет вид:

Яв(= 0,07Я^ ; /1./

то же полимерной: = 0,095Я. / 2 /

При нормировании прочности бстоносерополммера на растяжение следует учитывать исходную прочность на сжатие до пропитки и степень заполнения пор серой, что нашло отражение в предлагаемой формуле:

ЯвШт (/сАРУ^Ш ■ / 3 /

Здесь ^ - коэффициент, учитывающий класс исходного бетона. Для бетона исходного класса Б 25 и ниже ^ = О,С, класса В 30 и выше

Установлено, что с ростом степени пропитки упругость бетона повышается. Также как и у бетонополиморов, условный предел прямолинейности зависимости "(У - <£", продельная растяжимость и ежи-

маемость, зависят от степени содержания сери, ее модифицированно го состояния, отношения объема серы к объему пор, прочности исхо, ной матрицы и пропитанного бетона.

Пропитка бетона серой увеличивает его растяжимость относительно больше, чем сжимаемость. Это объясняется тем, что растяжимо» в значительной степени зависит от степени сцепления цементного к; ня с заполнителями, которая, как показали исследования Г.В.Марчю-кайтиса, Ьолгушева Л.П.«Орловского Ю.И.,Савчика Л.Д., в пропитанном бетоне выше, чем в непропитанном. Пропитка бетона кристаллич< ской серой повысила предельную растяжимость в 1,8...2,2, полимерной - в 2,8...3,4 раза. Повышенная растяжимость пропитанного бете на имеет положительное значение, т.к. повышает трещиностойкость исходного бетона, а следовательно и конструкций.

Пропитка^бетона повышает модуль упругости бетона: при пропит ке кристаллической модификацией в 1,23...1,07 раза, полимерной -1,12...1,43. Величину модуля упругости бетона, пропитанного полимерной серой рекомендуется расчитывать по формуле:

Для образцов, пропитанных кристаллической серой, удовлетворительная сходимость опита и расчета получена только при отношениях

не превшпагцчх' 1,5. При пропитке бетона этой модификацией,

¿а

учитывая повышенный модуль упругости и более хрупкое разрушение, значение одной из величин Яили ЕдЛт молено расчитывать по эмпирической формуле:

Установлено, что при деформировании бетона, пропитанного кристаллической сороп, под сжимающей нагрузкой нижняя граница микро-трещинообразования в 1,5...2,2 раза выше, чем у исходного бетона. Верхняя гранада достигается непосредственно перед разрушением и з; висит как от призменной прочности, так и степени заполнения пор.

/5/

Расчет нижней и верхней границ трещшюобразоваыия можно производить по зависимостям: д

= 0,351дЯв - 0,^5; / 6 / = 0,35 1д Яд - 0,10 . /7/

"в

Установлено, что ветчина коэффициента полноты эпюры напряжений при внецентренном сжатии зависит от призменной прочности и с уменьшением пластических деформаций, что характерно для бетона, пропитанного серой, снижается. Для бетона, пропитанного кристаллической серой, коэффициент можно рассчитывать по формуле:

и) = 0,85 - 0,000^8 / 8 /

рекомендуемой для высокопрочных бетонов, полимерной - по методике Г.В.Марчюкайтиса, учитывавдей призменную прочность бетоносеро-полимора и степень заполнения пор серой.

Раздел 1У посвящен вопросам исследования работы изгибаемых железобетонных бетоносерополлмерных элементов по нормальным сечениям.Всего было испытано 35 балок 4-х серий. В каждой серии 3 пропитывались расплавом кристаллической серы, 3 - полимерной и 3 оставались непропитанными для контроля. Часть балок не армировалась, что позволило установить прочность и деформативность бетона при испытании балок на изгиб.

Анализ деформаций крайних волокон сжатой и растянутой зон бетона показал, что бетон пропитанных балок работает почти упруго и зависимость "О до напряжений /0,7...0,8/ГЛр носит прямолинейный характер. При этом величина предельных деформаций при изгибе пропитанных балок значительно выше, чем у контрольных, а распределение деформаций как в крайних волокнах, так и по высоте сечения балок более равномерно, что объясняется более плотной и однородной структурой бетоносерополимера. Что касается деформа-тивности рабочей арматуры, то характер ее работы как у пропитан-

1'1

них, так и у контрольных балок, существенно не отличался.

Как показали результаты испытаний, опытная несущая способность балок после пропитки увеличивается с увеличением процента армирования и исходной прочности бетона. Модификация серы также оказывает влияние на увеличение несущей способности балок. Так, несущая способность балок, пропитанных полимерной серой, оказалась на 3...11 % выше, чем пропитанных кристаллической. Повышение несуще!! способности можно объяснить повышенной прочностью бетона на растяжение, более высокой степенью сцепления арматуры с бетоном и более высокими пластическими деформациями.

Расчеты показали, что принимая прямоугольную эпюру напряжений в сжатой зоне бетона, предусмотренную СИиП удовлетворительной сходимости опытных величин разрушающих моментов с расчетными получить не удалось. При этом наибольшее отклонение отмечалось для балок, пропитанных полимерной серой. Это объясняется повышен ной прочностью бетона на растяжение, что оказывает большое влияние на работу растянутой зоны бетона между трещинами.

Принимая в расчетах трапециевидную эпюру напряжений, сходимость опыта и расчета существенно увеличивается, особенно для ба лок с процентом армирования 2 н болео. Расхождение в среднем сос' тавляло 8,5 %. Если при расчете высоты сжатой зоны пользоваться методикой СНиП, величины <£ и и) следует определять по зависимо'

п

стям, предложенным Г.В.Марчюкайтисом, которые учитывают влияние степени заполнения пор на прочностные характеристики изгибаемых элементов. Сопоставление опытных и расчетных несущих моментов по методике Г.М.Марчюкайтиса показало хорошую сходимость. Расхождеш составляло + 2...+ 8 %, при-чем, для балок с процентом армирования 4 - 2...4 %.

При сопоставлении предельных величин деформаций сжатой зоны бетона балок установлено, что опытные величины <£л больше расчет-

ib

них, вычеслешшх по формуле, предложенной Г.Ь.Марчюкайтнсом, в

среднем на ? %. Коэффициент увеличения сжимаемости пропитанного

бетона вычисляется по эмпирической зависимости:

/У \0,5 .

Ке-' + ^ЦипЦу^) - /9/ где oCs - коэффициент, зависящий от пропиточного материала, для кристаллической серы 0,6, полимерной 0,9.

Для практических расчетов и и) построены номограммы с

учетом реальных значений Яв , \/с , для расчета прочности бе-

пор

тоносерополимербетонных изгибаемых элементов / рис.1,2/.

Расчет неармировашшх элементов с достаточной точностью можно вести по методике расчета бетонополимернпх.

Пропитка бетона серой уменьшает ширину раскрытия нормальных трещин в 1,6...3,8 раза в зависимости от модификации серы, степени заполнения'пор и количества серы, поглощенной бетоном. Степень снижения ширины раскрытия трещин следует учитывать коэффициентом

/'«СД ' /10/

с введением в формулу 10 коэффициента О , зависящего от вида пропиточного материала. При пропитке бетона кристаллической серой О =9, полимерной О - 7.

Для расчета ширины раскрытия трещин с учетом ме.тодики СНиП следует использовать коэффициент Кгппо пюрмуле / 10 / и коэффици-

р = 3,2-100/1-з,^)3. /ц/

Соотношение между сродней и максимальной шириной раскрытия

трещин пропитанных балок в 1,15...1,35 раза пеньше, чем в непропи-

танных контрольных.

Расчет прогибов армированных изгибаемых элементов в упругой

стадии следует выполнять по методике СШП с учётом коэффициента

Ш , вычисляемого по формуле п ,, ■ И я Уп

для элементов, пропитанных полимерной серой, и по формуле

IU

= 0,9 + 0,075 -^. /13/

"пор

пропитанных кристаллической.

Расчет прогибов элементов после образования трещин следует производить по методике СНиП с учетом коэффициентов , ifJs и V , учитывающих степень заполнения пор серой и интенсивность на-гружения. Как показали опытные данные, все предлагаемые методы рг чета прогибов при действии кратковременных нагрузок дают хорошие результаты. Методика СНиП с учетом влияния степени заполнения по] сорой на величину коэффициента V* дает результаты с некоторым запасом при нагрузках 0,6...0,7Мр. Расчет прогибов по СНиП с учетог коэффициента У* , изменяющегося в зависимости от уровня нагружеш показал хорошую сходимость с опытом вплоть до стадии, близкой к разрушению« «

Сравнение с результатами испытаний контрольных /непропитанн; балок показало, что при одинаковой относительной нагрузке прогиб: непропитанных балок оказались сопоставимыми с пропитанными. Одна ко, принимая во внимание то, что несущая способность непропитанн: балок в среднем в 1,5 раза меньше, чем пропитанных, их прогибы п; одинаковой величине нагрузки в среднем в 1,75 раза больше прогиб пропитанных балок.■

Прогибы балок, пропитанных полимерной серой, оказались выше чем пропитанных кристаллической. Это объясняется сниженным модул упругости бетоносерополимера и его повышенной растяжимостью. Con тавление прогибов показало, что прогибы в'первом случае на 6...3 больше.

В пятом разделе диссертации изложены вопросы внедрения резу татов исследований в строительную практику и технико-экономическ расчетов эффективности бетопосерополимерных конструкций.

Изготовление опытных конструкций - железобетонных предварит

но напряженных пустотных перемычек и тротуарных мостовых блоков производилось на<опытно-промышленной установке Львовского филиала ШШСМИ на Стрыйском ГДСЗ. Характеристика конструкций приведена в табл.2.

Таблица 2. Характеристика опытных конструкций

Т~0бъём~ТПл0!падь~п0-~:Расход Т к^асс^Прочность МПа" конструкция -бетона,-мощности : серы-, : бетона

з *Ы~Н—т—т—: на м : проект-:-«0 про-.после

____I _ х__ÏE '_JL _tiuii :™тки ! проп.

Тротуарный блок 0,8 12,92 16,15 225 В 20 10,6 35,2

Пустотная пере- 225 в зо 19,2 39,4

мычка

Изделия, изготовленные по существующей технологии, через 7 сут подвергались сушке при температуре сушильного агента 150 °С и скорости движения 1,5 м/с. Продолжительность сушки составляла 6 ч, пропитки -4 ч. Коэффициент упрочнения исходного бетона после пропитки составил: для блоков - 3,32, перемычек - 2,05, что хорошо согласуется с результатами, изложенными в 3 разделе диссертации.

Опытные партии конструкции были смонтированы на следующих объ- • ектах:в 1986 г. при реконструкции моста на автодороге Головске -Зубрица / тротуарные блоки /ив 1987 г. при строительстве жилого дома в г.Дрогобыче / пустотные перемычки /.

Расчеты, выполненные в соответствии с методикой НИЖЕ, разработанной в развитие СП 509-78, показали, что пропитка будет экономически оправдана, если долговечность пропитанных конструкций по сравнению с исходными /непропптанными/ будет увеличиваться не менее, чем на -10 %.

Ь 1985 г. Львовским филиалом Ш1ИСШ1 совместно с НИЖБ были разработаны "Рекомендации по определению экономической эффективности бетонных и железобетонных конструкций и изделий, пропитанных расплавом серы". Согласно этим рекомендациям, годовой эконо-

Ib

отческий эффект от применения способа пропитки конструкций расплавом серы рекомендуется производить по формуле:

Эг0д =(Ci~C2 -ß) А. /14/

Технико-экономическая эффективность пропитанных конструкций приведена в табл.3.

Таблица 3

Конструкция Себестоимость, руб/шт: : : Эффективность,

: "ст !" "со : " i s :---

: 2 : : м° ; I шт. ^годовая

Тротуарный'""'-Î48 ~~I7Ï52 " *IÖÖ(T 60^74 60740"

блок 0,5

Перемычка 4-96 7-70 1000 I-II III0

Коэффициент ß принят равным на основавши исследований ШИШ и Львовского филиала ШП1СШ1 0,5. Расчетная себестоимость конструх

ы

ций определена по прейскуранту оптовых цен на железобетонные изде лия Ii 06-08.

Анализ результатов расчета экономической эффективности показывает, что ее величина зависит от коэффициента ß и затрат на сушку и пропитку изделий расплавом серы. Чем ниже коэффициент ß меньше затраты, тем выше экономическая эффективность бетоносерош лимерных изделий.

Пропитка расплавом серы позволяет запроектировать ненапряже: ныо пустотные перемычки с исходным классом бетона В 12,5. После пропитки класс бетона можно получить гарантированным В 40. Это приводит к экономии цемента и рабочей арматуры класса А-Ш соотве ственно 40 и 25 %, по сравнению с ненапряженной перемычкой с прое ной прочностью В 40, и 25 % экономии цемента, по сравнению с предв рительно напряженной перемычкой.

Снижение исходной прочности бетона до класса В 12,5 позволя при приготовлении бетона применять марку цемента 300 вместо 550 для класса бетона В 40 согласно требований технологии.

1У

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЖОММЦ1ДЩШ

1. Установлено, что пропитка тяжелого бетона на гранитном цебне с исходной прочностью 10...40 МГ1а расплавом сери повышает все прочностные характеристики. При этом коэффициент упрочнения зависит от количества поглощенной серы, начальной прочности бетона, водоцементного отношения и модифицированного состояния серы.

2. Пропитка бетона полимерной модификацией серы повышает пластическую часть деформации, увеличивает предел прочности на растяжение, что приводит к повышению трещиностойкости исходного бетона.

3. Установлено, что с увеличением степени пропитки упругость бетона повышается. Также как у бетонополимеров, условный предел прямолинейности диаграммы "налршсения-деи.юрмации", предельная растяжимость и сжимаемость зависят от количества поглощенной серы, ее модифицированного состояния, отношения объема серы к объему пор, прочности исходной матрицы и пропитанного бетона.

4. Установлено, что величина коэффициента полноты эпюры напряжений при внецентренном сжатии зависит от призменной прочности пропитанного бетона и с уменьшением пластических деформаций снижаете)!.

5. Исследование работы изгибаемых железобетонных элементов, пропитанных кристаллической и полимерной серой, по нормальным сечением показало, что несущая способность таких элементов увеличивается с увеличением процента армирования и исходной прочности бетона.

6. Несущая способность элементов, пропитанных полимерной серой выше, чем пропитанных кристаллической, что объясняется повышенной прочностью бетона па растяжение, повышенным сцеплением арматуры с бетоном и более высокими пластическими деформациями.

'¿и

7. Для практических расчетов прочности изгибаемых элементов следует принимать трапециевидную эпюру напряжений сжатой зоны. Пр этом высоту сжатой зоны, величины предельных деформаций и полноты эпюры напряжений следует определять по зависимостям, предложенным Г.В.Царчюкаитисом для бетонополимеров с корректировкой коэф{ящиен та в зависимости от модифицированного состояния серы или с ио пользованием разработанных номограмм.

8. Пропитка бетона серой уменьшает ширину раскрытия нормальн трещин,-которая зависит от модификации серы, степени заполнения п и количества серп, поглощенной бетоном. Дня расчета ширины раскрытия трещин с учетом методики C1I111I следует применять систему коэфо: циентов, учитывающих свойства пропиточной композиции.

С. Расчет прогибов apni рованннх изгибаемых элементов в упруг стадии мо:шо выполнять по методике С1Ш1 с учетом коэффициента, уч тывашщего модифицированное состояние серы.

10. Расчет прогибов элементов после образования трещин можно производить по методике CIIiilI с учетом коэффициентов, характеризую щих степень заполнения пор серой и интенсивности нагружения.

11. IIa основании исследования работы изгибаемых элементов при участии автора разработаны рекомендации по их расчету с учетом фи зико-моханически.: характеристик бетона, пропитанного серой криста лической и полимерной модификаций.

12. Технико-экономическая эффективность внедрения технологии пропитки бетона серой зависит от размеров первичных затрат на дополнительные операции по сушке и пропитке изделий, снижения расхода цемента и арматуры и иоиишепия сроков службы конструкции, степень которого учитывается коэффициентом, отражающим соотношение сроков службы повой и старой /пепропитанной/ конструкции.

Основные положении и результаты работы опубликованы в следуют щих материалах и 'статьях:

1. Цибеленко II.II. ,Савчик Л.Д. '¿изико-моханическле свойства бетонов, модифицированиях сорой.// Вестник ЛШ':Рсзорви прогресса в архнтоктуро и строительство. 203. - Лъвов:1986. -81-83 с.

2. Инструкция по технологии пропитки строительных материалов расплавом серы. -Ужгород:ШШ "Патент",I98G. -32 с.

3. Цибеленко 11.11. Исследование бетонов, пропитанных серой. //Вестник J111K:Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. а 212. - Львов:1907.

4. Цибеленко П.П.-.Юоцявичюс В.Л. Экспериментальное исследование железобетонных изгибаемых элементов, частично пропитанных расплавы.', сори.//Сб.науч.тр.Львовского филиала НИИСМИ.-Киев:1988.

5. Цибеленко П.П. Влияние пропитки серой на прочность бетоно-серополимера.//Вестник ЛШ1:Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. й 223. - Львов:IS00.

6. Цибелешш П.П. .Цыганок В.Л. Прочность и деформативность балок, пропитанных частично сорой по нормальным сечениям.//Вестник Л1Ш:Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. $ 233.

- Львов:1909.

7. Рекомендации по определению физико-механических характеристик бетоносеронолимеров и расчету элементов на их основе.

- Ужгород:ШШ "Патент",1909. - 30 с.

8. Цибеленко П.П. Расчет изгибаемых бетоносерополиморных элементов по нормальным сечеи1шм.//Примепеш1е эфЬективпых П-бетонов

в машиностроении и строительство:Тез.докл.Всосогаз.конф.октябрь 1909, -ГЛ.-Вильнюс.1989. -I59-IÜI с.

9. Цибеленко, II.II. Нормативные и расчетные характеристики бе-•опосерополимора. //Вестник ЛШ1:Резервы прогросса в архитектуре и

:'гроительство. J& 243. - Лыюв: 1090.

10. Цибелешсо П.II. Прочностные и упруго-пластические свойства бетоносерополимеров.//Применение серы и серосодержащих отходо] в строительной индустрии: Тез.докл.I Всесоюз.конф. 9-12 октября 1990. - Львов:1990. - 62-63 с.

IX. Цибеленко П.П..Юоцявичюс В.А. Прочность и деформативнос^ изгибаемых бетоносерополимерных элементов. // Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии:Тез.докл.1 Всесо-ызн.конф. 9-12 октября 1990. - Львов:1990. - 64 с.

12; Инструкция по технологии пропитки строительных материал' расплавом серы. - Ужгород:ШШ "Патент",1991. - 27 с.

'¿'ô

Рис. I. Номограмма для определении предельных деформаций

сжатой лот.' изгибаемых rt(>4'niюс^-рополимпримх - j

плементоп <Sa ■ 1U

Рчг. 2. Номограмма цлн опрпполпнин характеристики сжатой поим un cufia, мнх питткк'ррополимерних ампмеитоп.