автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Прочность и деформативность прессованного бетона в конструкциях

На правах рукописи

Сеськнн Иван Ефимович

ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ПРЕССОВАННОГО БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003060286

Санкт-Петербург - 2007

003060286

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарская государственная академия путей сообщения» на кафедре «Строительные конструкции и материалы»

Официальные оппоненты* доктор технических наук, профессор

Бабков Вадим Васильевич; доктор технических наук, профессор Ваучский Михаил Николаевич; доктор технических наук, профессор Попов Валерий Петрович.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 2007 г в 13 ч 30 мин на заседании

диссертационного совета Д21800801 в ГОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» по адресу 190031, Санкт-Петербург, Московский пр, 9, ауд 3-237 (факс 570-24-61).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан «¿У» 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор * д. Л. Масленникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Совершенствование расчета конструкций с учетом фактических свойств бетона позволяет повысить нх надежность и эффективность Известно, что свойства бетона в конструкции во многом предопределяются свойствами исходных материалов, технологией его уплотнения и условиями твердения, которые при некотором их сочетании способны значительно изменить характеристики исходного бетона и существенно повлиять на работу конструкции в целом

Уплотнение бетона прессованием является техническим приемом, используемым при изготовлении некоторых бетонных и железобетонных конструкций, который позволяет помимо решения основной технологической задачи - интенсифицировать процесс твердения бетона, одновременно значительно улучшить его физико-механические свойства

Режим прессования и условия твердения бетона в конструкциях значительно отличаются между собой и поэтому они не одинаково влияют на формирование его прочностных и деформативных характеристик Значительное место в формировании прочностных и деформативных характеристик занимают свойства крупного заполнителя Использование в качестве крупного заполнителя в бетоне шлака фосфорного производства позволяет обеспечить строительную индустрию региона дешевым строительным материалом, создать благоприятные условия для безотходного производства, но и существенно изменить свойства самого бетона

Следует отметить, что уплотненный прессованием бетон имеет присущие только ему особенности Эти особенности недостаточно полно изучены и, соответственно, не учитываются при проектировании конструкций. В настоящей работе обобщены результаты многолетних исследований, выполненных автором за последние примерно тридцать лет, направленных на изучение свойств прессованного бетона, в том числе на основе фосфорных шлаков, необходимых при проектировании конструкций

Целью работы является научное обоснование процессов формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона в конструкциях и методов их количественного определения при проектировании

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи

1 Изучить влияние режима прессования на структурообразование цементного камня и формирование прочности бетона

2 Установить влияние режима прессования на изменение свойств исходного бетона прочности; модуля упругости, деформативности при кратковременном и длительном действии нагрузки

3. Установить начальное напряженное состояние бетона в момент снятия опрессовочного давления и характера его изменения во времени

4. Выявить влияние начального напряженного состояния бетона на величину и характер протекания собственных деформаций

5 Изучить возможность учета реальных свойств вибропрессованного бетона и характера протекания длительных деформаций во времени при определении потерь предварительного напряжения в напорных трубах и расчете их трещиностойкости

6 Разработать методику оценки прочности пресс-бетона тоннельной обделки и оценки ее несущей способности при снятии опалубки

Методы и достоверность исследований. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, базируются на основных положениях сопротивления материалов, теории упругости, строительной механики, математической статистики и подтверждены испытаниями опытных образцов и натурных конструкций, с использованием разработанных автором оригинальных методик

Достоверность экспериментальных исследований обеспечивалась применением стандартных методов испытаний, с использованием приборов и оборудования, прошедших государственную поверку специализированными организациями. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с большим количеством экспериментальных данных

Научная новизна работы:

1 Систематизированы и развиты теоретические и практические аспекты формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона Установлена связь между режимом прессования и прочностью цементного камня и бетона.

2. Впервые теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены деформации распрессовки, возникающие в бетоне, твердеющем под давлением, при снятии опрессовочного давления Установлен характер протекания указанных деформаций во времени и их влияние на развитие собственных деформаций. Получена качественная картина напряженного состояния, возникающего между крупным заполнителем и растворной частью бетона при снятии опрессовочного давления

3 Установлена связь между режимом прессования и прочностью пресс-бетона монолитной обделки, а также между режимом прессования, расходом цемента и прочностью пресс-бетона Исследовано сопротивление пресс-бетона воздейстствию сульфатной и водной среды

4 Впервые выполнены комплексные исследования прочностных и деформативных характеристик виброгидропрессованного бетона на щебне из шлака фосфорного производства и бетона на гранитном заполнителе, используемых при расчете напорных труб Установлена связь между величиной опрессовочного давления и такими характеристиками виброгидропрессованного бетона как прочность при сжатии и растяжении, модуль упругости и деформации при кратковременном и длительном действии нагрузки Обоснована возможность использования шлака фосфорного производства в качестве крупного заполнителя в бетоне для изготовления напорных труб

5 Даны рекомендации по расчету потерь предварительного напряжения и трещиностойкости напорных труб с учетом фактических свойств бетона и характера протекания длительных деформаций во времени.

6 Предложен метод прогнозирования прочности пресс-бетона в тоннельной обделке и оценки несущей способности последней при снятии опалубки

Практическое значение работы:

1. Разработанные методы определения прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона позволяют повышать эффективность и надежность решения задач при проектировании и оценке несущей способности конструкций

2. Впервые экспериментальным путем установлен факт возникновения деформаций распрессовки при сбросе опрессовочного давления, приводящих к изменению величины собственных деформаций бетона, твердевшего под давлением и характера их протекания во времени. Установление указанных особенностей позволяет более точно оценить потери предварительного напряжения в предварительно напряженных конструкциях, вызванные собственными деформациями такого бетона.

3. Впервые установлена связь между величиной опрессовочного давления и мерой ползучести виброгидропрессованного бетона на щебне из шлака фосфорного производства и бетона на гранитном заполнителе. Показано, что виброгидропрессование способствует существенному снижению меры ползучести и, соответственно, потерь предварительного напряжения. Использование в качестве крупного заполнителя щебня из шлака фосфорного производства, имеющего более высокий, чем у гранита модуль упругости приводит к снижению меры ползучести бетона и уменьшению потерь предварительного напряжения в напорных виброгидропрессованных трубах и повышению их трещиностойкости и водонепроницаемости

4. Установлены физико-механические характеристики шлака фосфорного производства, позволяющие оценивать его качество как крупного заполнителя для обычного и прессованного бетона Использование такого заполнителя в бетоне позволило расширить ресурсы применения в регионе местных строительных материалов из числа отходов промышленных предприятий.

5. Впервые, путем проведения комплексных экспериментально-теоретических исследований установлены физико-механические характеристики виброгидропрессованного бетона и закономерности их изменения при изменении режима прессования. Полученные результаты могут быть использованы при разработке нормативных документов в разделе-Показатели качества бетона и их применение при проектировании

6 Результаты проведенных исследований позволили разработать и выпустить (с участием автора) ряд технических условий: ТУ 65.280-79 «Щебень из шлака фосфорного производства для бетона напорных виброгидропрессованных труб»; ТУ 65.280-85 «Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные из бетона на щебне из шпака фосфорного производства», ТУ 65 519-85 «Ригели железобетонные на щебне из шлака

фосфорного производства для зданий административно-бытового назначения»; ТУ 65 520-85 «Колонны железобетонные для зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства», ТУ 65 517-85 «Плиты покрытий железобетонные ребристые предварительно напряженные размером 6x3 для покрытий производственных зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства»

Результаты исследований использованы при написании автором учебного пособия «Строительные конструкции и здания на железнодорожном транспорте», рекомендованного учебно-методическим объединением для вузов железнодорожного транспорта Кроме того, полученные данные используются при чтении лекций по дисциплине «Строительные конструкции»

Основные результаты работы, полученные лично автором и выдвигаемые на защиту:

технологические принципы формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона,

основные закономерности физико-химических процессов структурообразования прессованного цементного камня,

- закономерности изменения физико-механических характеристик исходного бетона в зависимости от режима прессования;

результаты экспериментальных исследований деформаций распрессовки, возникающих при сбросе опрессовочного давления с затвердевшего под давлением бетона,

- закономерности изменения деформаций усадки и ползучести виброгидропрессованного бетона в зависимости от величины опрессовочного давления;

методы расчета потерь предварительного напряжения и трещиностойкости напорных труб и оценки несущей способности тоннельных обделок на момент распалубки.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 научных работ, в том числе две монографии, получено одно авторское свидетельство

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, библиографического списка из 195 наименований Общий объем диссертации 296 страниц, включая 103 рисунка, 43 таблицы и 6 приложений

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются основные цели работы, отмечается научная и практическая значимость полученных результатов

В первой главе приведен обзор выполненных к настоящему времени работ по технологии изготовления конструкций из прессованного бетона, исследованию влияния прессования на свойства бетона и на работу конструкций

Показывается, что впервые, такую технологию уплотнения бетона использовали во Франции, в 1896-1897 гг при сооружении тоннельного коллектора В 30-х годах прошлого столетия Э Мерш (Германия) использовал этот метод при сооружении буронабивных свай Примерно в это же время Э Фрейсинэ (Франция) предложил технологию изготовления труб способом виброгидропрессования, который находит применение и в настоящее время В разное время технологию уплотнения бетона прессованием применяли при производстве железобетонных конструкций1 свай, шпал, плит, труб, опор ЛЭП и КС, колонн и др

В шестидесятых годах прошлого столетия технологию уплотнения бетона прессованием стали использовать в СССР при изготовлении напорных труб и при сооружении монолитных тоннельных обделок В настоящее время такая технология уплотнения бетона активно внедряется при изготовлении мелкоштучных стеновых элементов, тротуарных плит и других изделий

Существенный вклад в развитие производства напорных виброгидропрессованных труб, а также в исследование особенностей их работы внесли сотрудники лаборатории труб НИИЖБа А Н Попов, А Л Ционский, В А Хрипунов. Сотрудниками этой же лаборатории А Н Поповым и А.Е Шмурновым разработано Руководство по расчету и проектированию напорных труб. Следует, однако, заметить, что на начальном этапе развития этой технологии наибольшее внимание уделялось технологическому процессу. Вопросам же исследования характеристик бетона, используемых при расчете труб, должного внимания не уделялось

Технология сооружения тоннельной обделки из монолитного пресс-бетона была разработана во Всесоюзном научно-исследовательском институте транспортного строительства Процесс разработки и внедрения данной технологии был сопряжен с выполнением достаточно большого объема работ по исследованию, как особенностей работы обделки, так и свойств прессованного бетона Существенный вклад в разработку данной технологии, а также в изучение особенностей работы обделки из монолитного пресс-бетона внесли Я И Маренный, Л С Афендиков, А А Гринев, Е А. Демешко и др Результаты проведенных исследований по технологии возведения таких обделок и методов их расчета обобщены в монографии Я И. Маренного. Во всех имеющихся работах, посвященных данному направлению исследований, отмечается, что прессование бетонной смеси при возведении обделки существенным образом влияет как на статическую работу самой обделки, так и на характеристики бетона Однако в работах имеются существенные разногласия в оценке влияния прессования, как на свойства бетона, так и на работу обделки в целом

Влияние прессования на прочность бетона впервые было отмечено А.В Саталкиным Первые его исследования касались изучения влияния раннего нагружения на прочность бетона В последующих публикациях А В. Саталкина, а так же в совместной работе А.В Саталкина, Б.Н. Сенченко и П.Г. Комохова приводятся результаты исследований, касающиеся влияния

кратковременного прессования на прочность, как бетона, так и тонкомолотых смесей

Начиная с 1937 года, по инициативе и под руководством проф В.В Михайлова, в Тбилисском научно-исследовательском институте сооружений гидроэнергетики (ТНИСГЭИ) проводились исследования свойств виброгидропрессованного бетона. Работы, выполненные ГЗ Лоховицким, а позже М.Г. Элбакидзе и ИР Енукашвили, касались, в основном, изучения влияния на прочность виброгидропрессованного бетона таких факторов, как опрессовочное давление, водоцементное отношение и расход цемента Была исследована сжимаемость цементного теста, раствора и бетона в зависимости от величины опрессовочного давления

Значительное место в исследовании свойств вибропрессованного бетона и факторов, на них влияющих, занимают работы И Н Ахвердова, направленные на раскрытие физической сущности явлений и процессов структурообразования и формирования прочности цементного камня и бетона

В шестидесятые годы прошлого столетия в Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта (НИИЖТ) А А Ананенко велись работы по исследованию прочностных и деформативных характеристик вибропрессованного бетона В семидесятые годы в Самарском государственном архитектурно-строительном университете под руководством Г В Мурашкина были начаты работы по совершенствованию серийно выпускаемых конструкций (Ермаков Г.И, Сеськин И Е, Эсмонт В А.) и разработке опытных конструкций из бетона, твердеющего (не менее семи часов) под давлением (Афанасьев И В, Бутенко С А, Яворский ИД) Несколько позже в Магнитогорском государственном техническом университете В Г Матвеевьм был разработан ряд конструкций из прессованного бетона с внешним армированием. В настоящее время в Уфимском государственном техническом нефтяном университете В В Бабковым и его учениками ведется активная работа по внедрению способа уплотнения бетона прессованием при изготовлении малоразмерных стеновых элементов

Анализ опубликованных работ показал, что значительная часть их посвящена вопросу влияния режима прессования на прочность бетона при сжатии Причем режимы прессования, рассмотренные в упомянутых работах, существенно отличаются от режимов прессования бетона, используемых при изготовлении или возведении реальных конструкций В то же время при проектировании конструкций из прессованного бетона используется целый ряд характеристик (модуль упругости, предельная сжимаемость, деформации усадки и ползучести), которые не всегда можно определить по методикам, принятым для обычного бетона

Начальный модуль упругости обычного бетона Еь нормативными документами назначается по зависимости вида ЕЬ=ЦК), исходя из предположения, что между модулем упругости и прочностью при сжатии существует тесная корреляционная связь В разное время были предложены эмпирические зависимости, основанные на связи между призменной прочностью и его модулем упругости.

Однако исследования, выполненные ИН Ахвердовым, Г. Гансеным, ЕН Щербаковым, показывают, что зависимости для определения модуля упругости бетона, основанные на связи его с прочностью, в некоторых случаях могут привести к существенным погрешностям К этим случаям относится использование в качестве крупного заполнителя щебня с высоким модулем упругости или прессования

Изучению усадки обычного бетона и природы ее возникновения посвящено значительное количество исследований Их можно разделить на два направления. Первое направление работ посвящено изучению физической природы усадочных деформаций, а второе - количественной оценке этих деформаций, исследованиям закономерностей их развития во времени и учету усадки при расчете железобетонных конструкций

Физическая природа возникновения деформаций усадки изучалась многими авторами Наиболее значительные успехи в этой области достигнуты отечественными учеными Александровским С.В, Ахвердовым И.Н, Красильниковым К.Г , Шейкиным А Е , Улицким И И , Цилосани 3 Н, Щербаковым Е Н и др Среди зарубежных исследователей наибольший вклад внесли Бажан, Беккер, Гуммель, Карлсон, Пауэре, Рюш, Середа, Фельдман, Фрейсинэ, Хансен и др Достаточно полный анализ выполненных исследований о механизме усадки выполнен в работе 3 Н Цилосани, а также в докладе А Е. Десова, К Г. Красилышкова и 3 Н. Цилосани, сделанным на Втором всесоюзном совещании по проблемам ползучести и усадки бетона (Ереван, 1974 г)

Следует отметить, что, несмотря на значительное количество работ по изучению усадки, до настоящего времени единой общепринятой теории механизма возникновения влажностных деформаций не существует. И хотя в целом имеющиеся гипотезы объясняют причину возникновения усадочных деформаций в цементном камне, однако прогнозирование величины и характера протекания усадочных деформаций вызывает значительные трудности даже для обычного бетона. Применительно к прессованному бетону задача усложняется еще и тем, что при твердении под давлением происходят существенные изменения свойств и структуры цементного камня

Изучению величины и характера протекания деформаций ползучести, а также методам расчета железобетонных конструкций с учетом длительных процессов посвящено много работ как отечественных, так и зарубежных ученых Их условно можно объединить в три отдельные направления

Первое - посвящено исследованию природы возникновения деформаций ползучести, второе - изучению величины и характера протекания деформаций ползучести во времени, третье - использованию теорий ползучести при расчете железобетонных конструкций

Физическая природа ползучести изучалась Фрейсинэ, А Е Шейкиным, Гансеным, Лермитым, 3 И Цилосани и др учеными Обстоятельный анализ существующих гипотез о природе возникновения деформаций ползучести выполнен А Е. Шейкиным.

Много работ отечественных и зарубежных авторов посвящено экспериментально-теоретическим исследованиям деформаций ползучести и установлению аналитических зависимостей между напряжениями, деформациями и временем Наибольший вклад в развитие указанной проблемы внесли работы АС Александровского, НХ Арутюняна, А Я Барашикова, В М Бондаренко, Н А Буданова, А Б Голышева, П И Васильева, А А Гвоздева, Я Д Лившица, И Е Прокоповича, Ю Н Работнова, А Р Ржаницина, И И Улицкого, Больцмана, Вольтера, Дишингера, Уитнеена и др

Во второй главе изложены особенности структурообразования и формирования прочности цементного камня, уплотненного прессованием

Современное представление о механизме твердения обычного цементного камня возникло на основе общей теории А А Байкова, которая объединяет кристаллическую теорию Ле Шателье и коллоидную теорию Михаэлиса В последствии она была существенно дополнена и уточнена исследованиями И Н Ахвердова, Ю М Баженова, В Г Батракова, А В Волжанского, Ю М Бута, Г И Горчакова, В Ф Журавлева, К Г Красильникова, В А Кинда, П Г Комохова, 3 Ф Ларионова, О П Мочедлова-Петросяна, А Ф Полака, П А Ребиндера, С Д Окорокова, Б Г. Скрамтаева, ММ Сычева, АЕ Шейкина, С В Шестоперова и других ученых

Анализ работ, посвященных процессу структурообразования, позволяет выявить некоторые отличительные особенности твердения прессованного цементного камня После затворения цемента водой поверхностные слои зерен покрываются тонким слоем жидкой фазы Удерживаемая вокруг частицы цемента вода состоит из адсорбированного и диффузного слоев, составляющих в сумме так называемую сольватную оболочку Сольватируемые частицы, сцепляясь друг с другом через тонкие прослойки жидкой дисперсной среды, образуют коагуляционную структуру Самопроизвольно образованная коагуляционная структура без внешнего воздействия имеет не плотную упаковку и содержит большое количество свободной воды, которая способствует образованию дефектов (пор и капилляров)

Для получения более плотной упаковки структуры используются всевозможные технологические приемы вибрация, вибропрокат, прессование и др Применение вибрирования (до прессования) способствует более компактному расположению частиц цемента и приводит к равномерному распределению воды по всему объему

При прессовании вся приложенная внешняя нагрузка на начальном этапе будет восприниматься находящейся между сольватными частицами жидкостью, которая постепенно будет отжиматься из цементного теста В результате отжатая лишней несвязанной воды, давление на жидкость будет уменьшаться, а на сольватируемые частицы увеличиваться Теоретически процесс уплотнения может протекать до тех пор, пока на поверхности частиц останутся лишь адсорбированные слои жидкости, которые прочно связаны с твердой фазой, и их дальнейшее сближение сколь угодно большим прессующим давлением невозможно Однако в реальных условиях отжать лишнюю, не участвующую в

реакции гидратации воду, в полном объеме не представляется возможным, т к часть несвязанной воды оказывается зажатой между структурообразующими элементами

Установившаяся в процессе прессования коагуляционная структура является «исходной средой» для возникновения кристаллизационной структуры Образовавшиеся связи при кристаллизационном структурообразовании не обладают эластичностью и при разрушении не восстанавливаются Следовательно, уплотнение цементного теста прессованием целесообразно производить на стадии коагуляционной структуры, когда она обладает малым сопротивлением уплотнению, а разрушенные контакты быстро и без каких-либо последствий восстанавливаются

На формирование структуры, определяющей прочность цементного камня при прессовании, большую роль оказывает продолжительность прессования Установлено, что при изменении продолжительности прессования от 15 сек до 24 часов максимальный эффект от прессования достигается при твердении цементного камня под давлением в течение 2-х часов (рис 1) Увеличение прочности исходного цементного камня при такой продолжительности прессования составляет 2 и более раза Дальнейшее твердение под давлением (свыше 7 часов) не только не способствует увеличению прочности, но даже оказывает отрицательное влияние на последнюю Основной прирост прочности при продолжительности прессования до 2-х часов приходится на 15-ти минутную выдержку под давлением, более продолжительное прессование не дает ощутимого прироста прочности

90

80 ■

га 70 -

С 5 60 ■

ё 50 -

о X 40 -

о о. 30 •

С 20 ■

10 -

0 -

О 1 15 120 240 420

Продолжительность прессования, мин

1440

Рис 1 Зависимость продолжительности прессования на

прочность цементного камня при уплотнении давлением. ♦-5 МПа, и -10 МПа (цемент М350, В/Ц=0,25)

Продолжительность прессования тесно связана с процессом кристаллизационного структурообразования, который в раннем возрасте характеризуется двумя этапами На первом этапе при возникновении коагуляционных связей дальнейшее упрочнение структуры после прессования происходит благодаря усиленному образованию кристаллов Продолжительность протекания первого этапа структурообразования зависит

от водоцементного отношения и тонкости помола цемента С уменьшением В/Ц отношения уменьшается и время кристаллизации

На втором этапе кристаллы, срастаясь друг с другом, создают первичную структуру цементного камня Время существования первичной структуры также определяется водоцементным отношением С увеличением В/Ц отношения время существования первичной структуры увеличивается, а при снижении - сокращается

Следовательно, уменьшение при прессовании начального В/Ц отношения способствует ускорению процесса образования первичной структуры и уменьшает время ее существования Это благоприятно сказывается на интенсивности набора прочности и, особенно, в первые дни твердения Сделанный вывод хорошо корреспондируется с результатами экспериментальных исследований, выполненных автором

Анализу подвергались результаты двух серий экспериментальных исследований Опытные образцы для первой серии испытаний изготавливались из цементного теста с начальным В/Ц=0,25, которые в течении 24 часов твердели под давлением 20 МПа. Образцы другой серии твердели под давлением 40 МПа. Продолжительность их прессования была такой же, как у образцов первой серии Параллельно изготавливались образцы из исходного непрессованного цементного камня

Результаты экспериментальных исследований приведены в виде кривых изменения коэффициента упрочнения К во времени (рис 2), получаемого делением прочности прессованного цементного камня Яп на прочность исходного цементного камня Я„"

К = Ип/Яи

Рис 2 Изменение коэффициента упрочнения К во времени при давлении прессования ♦ - 20 МПа, ■ - 40 МПа

1сут 4 суг 7 сут 28сут

Возраст

Коэффициент упрочнения К имеет максимальное значение в первые дни твердения В дальнейшем он значительно уменьшается, асимптотически приближаясь к некоторому постоянному значению

Снижение во времени коэффициента упрочнения является следствием возникновения внутренних напряжений, вызванных ростом кристаллов Эти

напряжения инициируют деструктивные процессы в цементном камне, замедляя тем самым дальнейший рост его прочности В прессованном цементном камне указанные процессы протекают гораздо раньше, чем в непрессованном, что и способствует некоторому сближению прочностей обычного и прессованного цементного камня

Выполнена оценка влияния отдельных факторов на прочность цементного камня, уплотненного прессованием по режиму, принятому в реальных конструкциях минерало-фазового состава, плотности и общей пористости Рентгеноструктурным анализом установлено, что минерало-фазовые составы обычного и прессованного давлением 4 МПа цементного камня практически идентичны Отсюда следует, что используемая в реальных конструкциях технология твердения цементного камня на его минерало-фазовый состав влияния не оказывает

В то же время уплотнение цементного теста прессованием приводит к увеличению его плотности (рис 3) При изменении опрессовочного давления от О до 4 МПа увеличение плотности составило примерно на 10% Но даже такое небольшое увеличение плотности цементного камня, при уплотнении его прессованием, влечет за собой существенное повышение его прочности в 1,35 и 2,0 раза (рис 4)

Рис 3 Изменение плотности цементного камня в зависимости от величины опрессовочного давления ф - в возрасте 3 дня, в - то же, 14 дней, А - то же, 28 дней

О Мпа 2 Мпа 4 Мпа

Величина опрессовочного даалвкия

Рис 4 Изменение во времени прочности цементного камня, уплотненного давлением

1 - исходного, 2 - уплотненного давлением 2 МПа, 3 - то же, - 4 МПа

Выявлено также, что уплотнение цементного камня прессованием в процессе его твердения приводит к снижению как гигроскопической (несвязанной), так и связанной воды (рис 5)

гь о в

Возраст, сдт

Рис 5 Изменение во времени содержания гигроскопической (а) и связанной (б) воды в цементном камне, твердеющем. 1- без прессования, 2- под давлением 2 МПа, 3 - то же, 4 МПа,_ССПЦ, — ШПЦ

На снижение содержания воды в цементном камне, твердеющем под давлением, указывают и результаты дифференциально-термического анализа (ДТА) (рис 6) Сопоставление кривых ДТА свидетельствует об идентичном качественном характере протекания эндотермических процессов в исходном и уплотненном прессованием цементном камне Однако, потеря массы исходного цементного камня больше чем прессованного, что свидетельствует о более высокой степени гидратации

Рис 6 Термограммы и кривые потери массы цементного камня 1- твердеющего в обычных условиях, 2- то же, под давлением 4 МПа, 3-кривая потери массы обычного цементного камня, 4- то же, прессованного

цементного камня

Снижение степени гидратации, как правило, вызывает в исходном цементном камне сброс прочности В цементном камне же, твердеющем под давлением, несмотря на некоторое снижение степени гидратации (с ростом опрессовочного давления), наблюдается увеличение его прочности

Повышение прочности цементного камня при уплотнении прессованием связано с двумя взаимосвязанными между собой факторами увеличением

относительной плотности цементного камня и, соответственно, уменьшением его общей пористости

Установлено, что между относительной плотностью цементного камня, уплотненного прессованием и его прочностью существует линейная зависимость Достаточно тесная связь установлена и между общей пористостью и прочностью прессованного цементного камня (рис 7) Парный коэффициент корреляции между ними составляет 0,97, что свидетельствует о тесной корреляционной зависимости.

ео-50-но

20-Ю-

Рис 7. Зависимость прочности цементного камня, уплотненного прессованием, от его общей пористости1 + - сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ), • -шлакопортландцемент (ШПЦ)

<! То а ~з<> та ^ "

Общо? перистое*1** %

Таким образом, увеличение прочности цементного камня при его уплотнении прессованием обусловлено как химическими, так и механическими процессами Химические процессы связаны с ускорением процесса гидратации, снижением доли связанной и несвязанной воды в цементном камне. Механические же процессы связаны с получением при прессовании более плотного материала с меньшим количеством дефектов

В третьей главе рассматриваются вопросы формирования прочности прессованного бетона и его начальное напряженное состояние, возникающее при снятии опрессов очного давления

Формирование структуры обычного бетона как многокомпонентного материала рассмотрено в работах И Н Ахвердова, Ю М Баженова, В В Бабкова, С С Гордона, Г И Горчакова, А Е Десова, Ю В Зайцева, С М Ицковича, П,Г Комохова, Н Г Хубовой, Е Н Щербакова и др

Анализ проведенных исследований показывает, что крупный заполнитель, введенный в цементный камень, влечет за собой значительные изменения его свойств, которые существенным образом зависят от прочности крупного заполнителя, его пустотности, формы поверхности, объемного соотношения между крупным заполнителем и растворной частью, а также от прочности контакта между ними

Формирование прочности бетона, твердеющего под давлением, в отличие от обычного бетона, имеет свои характерные особенности В основном эти особенности касаются цементного камня Его свойства, при уплотнении бетона давлением, претерпевают значительные изменения, что влечет за собой изменения свойств и самого бетона Немаловажную роль в формировании

прочности бетона играет возникновение при сбросе опрессовочного давления деформаций распрессовки, вызывающих концентрацию напряжений вокруг крупного заполнителя.

При уплотнении бетона давлением большое влияние на его прочность оказывает режим прессования, характеризуемый продолжительностью прессования и величиной опрессовочного давления. Продолжительность прессования имеет большое значение как с точки зрения оборачиваемости опалубки, так и с точки зрения формирования прочности бетона. Кратковременное прессование позволяет увеличить оборачиваемость опалубки, а при продолжительном уплотнении достигается значительное повышение прочности. Следует отметить, что до настоящего времени единого мнения об оптимальной продолжительности прессования не существует. Предлагается достаточно широкий диапазон времени прессования от кратковременного, по аналогии с режимом изготовления кирпича, и до 7.,,8 часов, как это имеет место при производстве напорных виброгидропрессов энных труб. При этом экспериментально обоснованных рекомендаций, позволяющих управлять процессом формирования прочности при помощи режима прессования, до настоящего времени нет.

Для установления влияния продолжительности прессования на прочность бетона были проведены специальные экспериментальные исследования, в которых продолжительность прессования изменялась от 15 сек до 24 часов, а интенсивность прессования составляла 5 МПа. Установлено, что при изменении времени прессования от 15 сек до 24 часов наибольший прирост прочности достигается при продолжительности прессования от 15 сек до 2 часов (рис.8). Более продолжительное твердение бетона под давлением не приводит к существенному увеличению его прочности.

Рис, 8. Влияние продолжительности прессования на прочность бетона в

возрасте: Щ-1; ШЗ-3; 0-7; [Щ-28сут

ПJЮДOFH™т^^п ьностъ пр*№»*чи

Наиболее отчетливо это можно проследить по коэффициенту упрочнения (рис.9). Установлено, что максимальный эффект от прессования достигается твердении бетона под давлением в течение 7 часов. При

при

продолжительности прессования свыше снижение прочности.

7 часов наблюдается некоторое

-Й

Рис 9 Изменение

коэффициента упрочнения

в зависимости от продолжительности

!

прессования при величине опрессовочного давления

♦ - 5МПа; и- ЮМПа

о

ВБ 15сек 15 мин 2час 4час 7час 24чаС Продолжительность прессовяния

Величина опрессовочного давления является одним из основных технологических факторов, способствующих существенному повышению прочности исходного бетона Уже первыми исследованиями, выполненными Саталкиным А В еще в 40-« годы прошлого столетия, было установлено, что нагружение бетона в раннем возрасте приводит к упрочнению бетона Причем с повышением интенсивности нагружения увеличивается и прочность бетона

В настоящее время среди исследователей, занимающимися вопросами уплотнения бетона давлением (А.А. Ананенко, И Н Ахвердов, В В Бабков, Е М Бабич, А Я. Бартошевич, И И Блаженин, А Е Десов, И Р Енукашвили, О Г Катунцевский, П Г Комохов, Р. Лермит, Л.П Макаренко, В.Г Матвеев, М Л Мохова, Г.В. Мурашкин, О П. Мчедлов - Петросян, А В Саталкин, Б.Н. Сенченко, А Е. Чуйкин, А Л. Ционский), выработалось единое мнение о том, что такая технология уплотнения является эффективным способом повышения прочности бетона и способствует более полному использованию потенциальных прочностных свойств его составляющих В то же время в вопросе количественной оценки эффективности прессования имеются существенные разногласия

Енукашвили И Р , исследуя влияние величины опрессовочного давления на прочность бетона при достаточно широком диапазоне расхода цемента (от 350 до 900 кг/м3), установил, что при уплотнении бетона давлением увеличение прочности наблюдается до интенсивности прессования 15.. 20 МПа. Дальнейшее увеличение давления не только не приводит к росту прочности, но даже способствует ее снижению Это подтверждается и результатами работы ЕМ Бабича, ИИ Блаженина, ЛП Макаренко, в которой авторы так же констатируют, что увеличение давления прессования свыше 15 . 20 МПа не целесообразно, т к ведет к спаду прочности

Таким образом, основываясь на результатах уже выполненных исследований можно констатировать, что область рационального применения данной технологии, с точки зрения максимального использования потенциальных прочностных свойств составляющих бетона, находится в интервале давлений 15-20 МПа Однако следует заметить, что создание давлений такой интенсивности представляется экономически не целесообразным

В существующих технологиях изготовления конструкций из уплотненного прессованием бетона интенсивность прессования составляет порядка 3 МПа Твердение бетона под таким давлением способствует более быстрому набору прочности, по сравнению с исходным бетоном (рис 10), и его увеличению в среднем в 1,5 раза

Если представить кинетику нарастания прочности прессованного бетона в виде коэффициента упрочнения (рис 11), то можно заметить, что закономерность изменения его величины во времени носит идентичный с цементным камнем характер На начальном этапе набора прочности коэффициент упрочнения имеет максимальное значение, а со временем оно уменьшается, асимптотически приближаясь к некоторой постоянной величине ее-.

Рис 10 Кинетика нарастания прочности бетона во времени при твердении под давлением ♦ - 0 МПа, ш - 1,5 МПа, А - 3 МПа

Рис 11 Характер изменения коэффициента упрочнения К во

времени при твердении под давлением ♦ -1,5 МПа; ■ - ЗМПа

В отличие от обычного бетона процесс твердения прессованного бетона протекает под давлением При этом все его компоненты (крупный и мелкий заполнитель, цементный камень, воздух в порах и капиллярах) находятся под давлением равным опрессовочному После снятия опрессовочного давления все составляющие бетона будут «разгружаться» Сброс опрессовочного давления сопровождается возникновением деформаций распрессовки (рис 12)

Деформации распрессовки складываются из мгновенных деформаций, возникающих вслед за снятием давления Ера и протекающих во времени е^ Математически это можно выразить так"

(1)

В неоднородном теле, каким является бетон, возникновение деформаций распрессовки вызывает появление напряжений, концентрирующихся вокруг жестких включений (крупного заполнителя) и пор

Представив бетон в виде двухкомпонентной структуры (пластина-матрица, впаянное в нее жесткое включение - крупный заполнитель) и последовательно загружая модель усилиями, соответствующими по величине и направлению каждому этапу загружения, можно получить качественную картину изменения контактных напряжений во времени В разных вариантах такая задача рассматривалась для обычного бетона ИН. Ахвердовым,

В В Бабковым, А Е Десовым, Ю В Зайцевым, В П Селяевым и другими исследователями

е(Ч

i»

\

Рис 12 Деформации распрессовки, возникающие после сброса опрессовочного давления

Ее

'Vo

Tf—

Всю «историю» изменения контактных напряжений можно разбить на три отдельных этапа Тогда каждому этапу будет соответствовать одно из следующих последовательных загружений. прессование бетонной смеси; сброс опрессовочного давления (распалубка после набора бетоном необходимой прочности) и постепенное нарастание во времени собственных деформаций

Собственные деформации бетона sc(t), твердеющего под давлением, складываются из усадочных деформаций eSh и деформаций распрессовки epacn(t) Таким образом, можем записать

ес(0 = ел(0 + (-ерасяО)) (2)

Выполненные исследования показали, что изменения контактных напряжений во времени обычного и твердеющего под давлением бетона, значительно различаются между собой (рис 13, 14) Так, нормальные контактные напряжения в бетоне, твердеющем под давлением 30 кг/см2, составляют примерно половину аналогичных напряжений, возникающих в обычном бетоне, а в бетоне твердеющем, под давлением 60 кг/см2 - они отсутствуют вовсе

30

20

10

-10

°r(t)

-ffroW

Рис 13. Характер изменения во времени радиальных контактных напряжений в бетоне 1- исходном (обычном), 2 - твердеющем под давлением 30 кг/см2; 3 - то

же - 60 кг/см2

Предположение о наличии деформаций разгрузки при сбросе давления прессования отмечалось и ранее Саталкиным А В и Поповым АН, однако вопросы, связанные с исследованием этих деформаций, до настоящего времени оставались открытыми Для измерения деформаций распрессовки экспериментальным путем были использованы специальные арматурные элементы, которые закладывались в тело бетонного образца до его бетонирования Они состояли из двух половинок, с внутренней стороны в каждой половинке делались пазы, где размещались тензодатчики

20 10

-10 -20

Рис 14 Характер изменения тангенциальных напряжений в бетоне.

1- обычном, 2 - твердеющем под давлением 30 кг/см2, 3 - то же ,60 кг/см2

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что в образцах из бетона, твердеющего под давлением, впервые 5 10 суток после сброса опрессовочного давления возникают деформации распрессовки, увеличение образцов в объеме (вместо уменьшения, как это отмечается в исходном бетоне) Интенсивность нарастания указанных деформаций была тем выше, чем большим было опрессовочное давление

Для прогнозирования деформаций распрессовки во времени предлагается зависимость вида

(3)

где Ропр- величина опрессовочного давления; время

Предлагаемая зависимость позволяет, с достаточной для инженерного и практического расчета точностью, прогнозировать деформации распрессовки, возникающие в виброгидропрессованном бетоне после снятия опрессовочного давления

В четвертой главе представлены основные характеристики пресс-бетона, необходимые при проектировании монолитных тоннельных обделок

Режим твердения бетона в пресс-бетонной обделке значительно отличается от режима твердения обычного бетона В соответствии с Техническими указаниями по возведению монолитных пресс-бетонных обделок прессование бетонной смеси производится в два этапа На первом этапе, перед

перемещением щита бетонная смесь уплотняется давлением 0,3-0,5 МПа в течение 10- 15 мин, а на втором-1,5 МПа продолжительностью 40 мин В реальных же условиях, как правило, для передвижения щита требуется давление порядка 3 МПа Продолжительность прессования также может отличаться от рекомендованного нормативными документами значения. Для оценки несущей способности обделки необходимо иметь данные о прочности пресс-бетона при всех возможных режимах его уплотнения, включая нештатные Установлено, что при штатном режиме прессования прочность исходного бетона увеличивается от 1,3 до 1,5 раза Причем увеличение прочности наблюдается как у бетонов на гранитном, так и на шлаковом заполнителях

Для выявления влияния режима прессования на прочность пресс-бетона были проведены специальные экспериментальные исследования, в которых процесс твердения бетона в образцах протекал при различных режимах прессования Принятые режимы прессования в проведенных опытах выходили за рамки штатных режимов твердения пресс-бетона в монолитных тоннельных обделках

Установлено что, режим твердения оказывает существенное влияние на прочность бетона Так, при всех реализованных в опытах режимах уплотнения наблюдается увеличение прочности исходного бетона не менее, чем на 40% В образцах с режимом уплотнения бетонной смеси наиболее близким режиму уплотнения бетонной смеси при возведении монолитных обделок увеличение прочности достигает примерно в 1,5 раза Близкие результаты были получены и при испытании выбуренных образцов из тоннельной обделки

Проведен анализ влияния расхода цемента на прочность прессованного бетона Установлено, что при изменении величины опрессовочного давления от 0 до 3 МПа и расхода цемента от 290 до 410 кг/м наибольшее влияние на прочность пресс-бетона оказывает второй фактор (парный коэффициент корреляции 0 86) Роль опрессовочного давления менее значима, а при уменьшении расхода цемента до 290 кг/м3 эффект от уплотнения прессованием практически сводится к нулю. Снижение роли опрессовочного давления в этом случае следует связывать с каркасированием крупного заполнителя при уплотнении бетона прессованием Бетонная смесь имеет, при таком расходе цемента, небольшую раздвижку зерен, поэтому давление прессования полностью передается на каркас, образованный крупным заполнителем, а растворная часть остается неуплотненной прессованием

Перспективным направлением совершенствования конструкции тоннельных обделок из монолитного пресс-бетона и технологии их возведения является использование химических добавок Введение их в состав бетона способствует, наряду с повышением качества формовочных свойств бетонной смеси, улучшению его физико-механических характеристик

Действие химических добавок применительно к обычному бетону, твердеющему без приложения избыточного давления, изучено достаточно полно При твердении же бетона под давлением выявленные применительно к обычному бетону эффекты могут «притупляться» или же наоборот могут оказывать более действенное влияние В экспериментальных исследованиях

изучалось влияние на прочность пресс-бетона двух видов химических добавок суперпластификатора С-3 и ацетоноформальдегидной смолы (АЦФ)

Установлено, что при введении в бетонную смесь добавки АЦФ удается до 10% снизить расход воды, увеличить примерно на 40% прочность исходного бетона и до 10% уплотненного давлением. Было так же выявлено, что в бетоне с добавкой АЦФ, твердеющем под давлением, в значительной степени снижается эффект упрочнения Причем эффект упрочнения тем меньше, чем больше добавки вводится в бетонную смесь К такому же примерно эффекту приводит и использование суперпластификатора С-3

Одним из существенных требований, предъявляемых к пресс-бетону при проектировании тоннелей, является его способность сопротивляться воздействию агрессивной среды Среди факторов, определяющих срок службы тоннельной обделки, основным является сопротивление пресс-бетона обделки воздействию сульфатной агрессии Такая агрессивная среда встречается в большинстве случаев при проектировании тоннелей Она имела место и при строительстве тоннельных обделок из монолитного пресс-бетона, сооруженных в Самаре

Экспериментальные исследования, выполненные при их возведении, позволили выявить, что закономерности изменения прочности пресс-бетона на щебне из термофосфорных шлаков при длительном воздействии на него сульфатной и водной среды такие же, как пресс-бетона на гранитном заполнителе Поэтому использование такого щебня при возведении монолитных пресс-бетонных тоннельных обделок позволяет обеспечить равную надежность с такими же обделками, но из бетона на гранитном заполнителе.

В пятой главе приведены результаты экспериментально-теоретических исследований физико-механических характеристик виброгидропрессованного бетона на гранитном и шлаковом заполнителях, используемого для производства напорных труб

Экспериментальные исследования физико-механических характеристик вибропрессованного бетона производились на бетонных образцах - цилиндрах диаметром 12 см и высотой 48 см Процесс твердения бетона протекал в специальных пресс-формах, способных моделировать режим твердения бетона в напорных трубах Величина опрессовочного давления принималась равной 3 и 6 МПа. Параллельно, для сопоставления, из бетона того же состава изготавливались образцы по обычной технологии (то есть, твердеющие при атмосферном давлении) Все образцы одновременно с прессованием проходили термообработку по режиму два часа подъем температуры до 85°С -восьмичасовая выдержка при этой температуре, по окончании термообработки -равномерное остывание в течение двух часов

Прочность при осевом сжатии. Связь между призменной (цилиндрической) прочностью вибропрессованного бетона ^ и кубиковой

прочностью обычного бетона Я применительно к производству напорных труб, удобнее выражать в виде

КьР=ф|Ы, (4)

где юь-коэффициент призменной прочности, К я- переходной коэффициент от прочности обычного бетона к прочности вибропрессованног бетона

Для бетона, твердеющего под давлением 3 МПа, коэффициент призменной прочности выше, чем для обычного бетона и составляет

Фь=0 95 - 0.000611. (5)

Переходный коэффициент К*, выраженный через величину опрессовочного давления, с достаточной для практического применения точностью можно определить из выражения

. «9

где К - прочность исходного бетона, которая для бетона напорных труб составляет - 25,8 МПа.

Анализ результатов немногочисленных исследований показал, что величина коэффициента упрочнения Кя изменятся достаточно в широких пределах от 1.1 до 19 Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований, объемом выборки, состоящим из 104 значений, свидетельствует, что средняя величина исследуемого коэффициента -1 65, а нижний доверительный уровень для бетона напорных труб составляет 1 62

Результаты исследования призменной прочности вибропрессованного бетона показывают, что при твердении под давлением 3 и 6 МПа прочность указанного бетона, по сравнению с прочностью исходного бетона, повышается в 1 5 18 раза Основной прирост прочности при твердении бетона под давлением приходится на интервал опрессовочного давления до 3 МПа. При увеличении опрессовочного давления на 100% (с 3 МПа до 6 МПа) прирост прочности существенно замедляется и составляет не более, чем на 18%. Использование в качестве крупного заполнителя щебня из шлака фосфорного производства, вместо гранитного, способствует (при прочих равных условиях) незначительному (в пределах 3...5%) дополнительному увеличению прочности бетона.

Прочность при растяжении Сопротивление бетона растяжению определяется прочностью цементного камня и сцеплением крупного заполнителя с растворной частью. При вибропрессовании свойства цементного камня претерпевают значительные изменения. Его прочность при твердении под давлением, принятом при производстве напорных труб, повышается примерно в 1,5 раза, что, в свою очередь, способствует повышению прочности при растяжении, как цементного камня, так и бетона в целом

Это подтверждается результатами экспериментальных исследований Установлено, что прочность при растяжении вибропрессованного бетона выше, чем исходного примерно на 25% Это характерно как для бетона на гранитном, так и бетона на шлаковом заполнителях (рис.15)

Рис 15 Зависимость прочности бетона при осевом растяжении, о - обычного на гранитном щебне; ▲ - то же, на шлаковом заполнителе,

о - вибропрессованного на гранитном щебне, в - то же, на шлаковом заполнителе

Модуль упругости Виброгидропрессование, наряду с повышением прочности бетона, способствует и увеличению его начального модуля упругости Однако увеличение модуля упругости бетона не пропорционально росту его прочности При величине опрессовочного давления 3 МПа наблюдалось увеличение прочности в среднем в 1,65 раза, а модуля упругости -в 1,35 раза, т е. рост модуля упругости бетона несколько отстает от роста его прочности Основной прирост модуля упругости достигается в интервале опрессовочного давления до 3 МПа При дальнейшем увеличении опрессовочного давления рост модуля упругости заметно замедляется

Использование в качестве крупного заполнителя в бетоне шлака фосфорного производства, имеющего более высокий, чем у гранита модуль упругости, приводит к росту модуля упругости самого бетона (рис.16).

Рис 16 Изменение начального модуля упругости бетона о - обычного на гранитном заполнителе, • - то же, на шлаковом заполнителе, □ — твердеющего под давлением ЗМПа на гранитном заполнителе, в - то же, на шлаковом заполнителе, А - твердеющего под давлением бМПа - на граните; ▲ - бМПа то же, на шлаковом

щебне,--по СНиП, - - - - для

бетона на шлаковом щебне

Е, 10', МПа

■ ■ А

А В А" >

, я п" ' Р п К4 .

• Я □

« ' Л п,?С А >

10 20 30 40 50 60 70 80 Я,, МПа

Связь между модулем упругости виброгидропрессованного бетона и модулем упругости исходного бетона удобно выражать в форме

£,в=Е.

Кг

(7)

Переходной коэффициент КЕ, выражаемый через величину опрессовочного давления, предлагается определять из следующих выражений: для бетона на шлаковом щебне

+ 0.416^-003Р-£ 10-" для бетона на гранитном заполнителе

КЕ= 1 + --^-4-2е- (9)

£ Ю-4

Предельные деформации Эти характеристики используются при расчете железобетонных конструкций на прочность и трещиностойкость В нормах проектирования предельная деформация при сжатии для обычного бетона принята равной 200х10"5, а при растяжении 15х10'5 независимо от его прочности.

Для оценки предельной сжимаемости использована рекомендованная А А Гвоздевым зависимость1

-К'(10>

где Ль и Еь-соответственно, призменная прочность и модуль упругости бетона

Результаты, полученные с использованием указанной зависимости и опытных значений Н(, и Е(,, полученных автором, представлены на рис 17 Очевидно, что вибропрессование способствует увеличению предельной сжимаемости, которая достигала для бетона на гранитном заполнителе 260x10"5

Рис 17. Зависимость между призменной прочностью и предельной сжимаемостью бетона о - обычного на гранитном заполнителе, • - то же, на шлаковом щебне, □ - твердеющего под давлением 3 МПа на гранитном заполнителе; о - то же, на шлаковом щебне, Д - твердеющего под давлением 6 МПа на гранитном заполнителе, А - то же, на шлаковом щебне, 1- по СНиП, 2 - для бетона на гранитном заполнителе, 3- то же, на шлаковом заполнителе

Предельные деформации бетона на шлаковом щебне ниже, чем бетона на гранитном заполнителе примерно на 10%, что необходимо учитывать при расчете железобетонных конструкций из такого бетона.

Шестая глава посвящена изучению деформаций усадки и ползучести вибропрессованного бетона

При твердении цементного камня под давлением, за счет уменьшения начального В/Ц отношения, значительно сокращается объем и радиус пор и капилляров, и увеличивается его модуль упругости

Таким образом, при твердении цементного камня под давлением на величину деформаций усадки одновременно влияют два процесса уменьшение радиуса пор и капилляров, приводящее к увеличению усадочных деформаций, и повышение модуля упругости - к их снижению С другой стороны, твердение бетона под давлением, как это отмечалось ранее, снижает степень гидратации, а это, по мнению А Е Шейкина, ведет к уменьшению количества адсорбционно-связанной воды в бетоне, и, следовательно, опять таки к снижению усадочных деформаций. Введение в цементный камень заполнителей значительно усложняет процесс протекания усадочных деформаций. Заполнители, оказывая сдерживающее влияние, заметно снижают конечную величину усадочных деформаций.

Исследования, позволяющие оценить влияние прессования на величину усадочных деформаций, до настоящего времени не проводились Учитывая это, экспериментальные исследования были построены таким образом, чтобы можно было проследить, с одной стороны, влияние прессования на величину и характер протекания усадочных деформаций, а с другой - выявить закономерности изменения деформаций усадки вибропрессованного бетона на основе ЭТФ шлаков

Полученные данные показали, что образцы, подвергнутые виброгидропрессованию, в первые 5. 10 суток увеличивались в объеме (рис.18). Причем это было характерно для виброгидропрессованного бетона как на гранитном, так и на шлаковом заполнителях В последующие же дни, когда усадочные деформации начинают превалировать над деформациями распрессовки, кривые усадочных деформаций виброгидропрессованного бетона принимают привычный для исходного бетона характер Следует отметить, что усадочные деформации вибропрессованного бетона отличаются от аналогичных деформаций обычного бетона не только по характеру их протекания во времени, но и по величине Выявлено, что вибропрессование позволяет в значительной степени снизить деформации усадки, причем, чем выше величина опрессовочного давления, тем ниже величина усадочных деформаций.

Однако следует заметить, что полученные экспериментальным путем кривые не отражают истинную картину собственных деформаций вибропрессованного бетона, так как в них отсутствует упругая часть деформаций распрессовки £р<„ возникшая в момент сброса опрессовочного давления Эти деформации возникают, как отмечалось ранее, в момент сброса давления, т е до начала наблюдения за развитием собственных деформаций.

Для построения кривых полных собственных деформаций необходимо наложить на экспериментальные кривые собственных деформаций, полученную после распрессовки, упругую часть этих деформаций е^ На рис 19 показаны собственные деформации, полученные вышеописанным способом Из представленных результатов следует что, характер протекания собственных деформаций виброгидропрессованного бетона существенно отличается от характера протекания аналогичных деформаций исходного бетона Особенно это ярко проявляется при давлениях, больших 3 МПа.

Ер*10'

50 40 30 20 10 0 10 20 -30

1

2

>

А

У

Рис 18 Характер протекания во времени деформации усадки образцов из 1 - бетона обычного,

2 - твердеющего под давлением ЗМПа, 3 - то же - 6 МПа

0 20 40 60 80 100 120 140 160

200 220 240 260 280 300 1,сут

Для прогнозирования деформаций усадки виброгидропрессованного бетона примем

= = С11)

где еув0~°о) — конечное значение деформаций усадки виброгидропрессованного бетона, Ку - функция снижения деформаций усадки в результате вибропрессования

£10!

40 30 20 10 0 -10 -20 -30

А

:2

/ *

' / / --

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

1, сут

Рис 19 Кривые собственных деформаций бетона 1 - исходного,

2 - твердеющего под давлением 3 МПа, 3 - то же, 6 МПа,--опытные,

.....подсчитанные по зависимости (15)

Учитывая затухающий характер снижения деформаций усадки при вибропрессовании, можем принять для его описания показательную функцию вида

К, =е

(12)

С учетом 11 и 12 зависимость для прогнозирования деформаций усадки виброгидропрессованного бетона во времени примет вид

оз)

Суммарная величина собственных деформаций, полученная путем сложения деформации распрессовки ерасп(РопрД) и деформации усадки еув(0, запишется в виде

ес(0=еув(0+(-срас„(С)) (14)

Подставив значения еуВ(0 и ерасп(0, получим

Еъв

(1-2^)+ 14—=£• (1-е"4121) ы 103 V I

(15)

Полученные по формуле (15) деформации, удовлетворительно согласуются с опытными (рис 19), что позволяет рекомендовать выражение (15) для прогнозирования собственных деформаций вибропрессованного бетона

Деформации ползучести Специфическая технология изготовления вирогидропрессованных труб, в которых процесс твердения бетона протекает в условиях всестороннего сжатия, предопределяет некоторые изменения в методике и технике проведения экспериментальных исследований К ним следует отнести, в первую очередь, технологию изготовления опытных образцов, твердение которых протекает в специальных формах, имитирующих режим твердения бетона в напорных трубах, и методику экспериментального исследования собственных деформаций, измерение которых по стационарной методике оказалось невозможным

Основным требованием при экспериментальном исследовании деформаций ползучести является поддержание постоянными температурно-влажностного режима и величины прикладываемого на бетон усилия в процессе испытания Для поддержания постоянного температурно-влажностного режима (температуры 20 ± 2 С и влажности 60 ± 5%) была оборудована специальная климатическая камера, в которой автоматически поддерживался заданный температурно-влажностный режим, а для нагружения образцов длительной нагрузкой разработана (совместно с Г В. Мурашкиным) принципиально новая конструкция пневмогидравлической установки (АС №1608490)

Сопоставление результатов экспериментальных исследований меры ползучести виброгидропрессованного бетона с аналогичными данными для обычного бетона показывает, что виброгидропрессование значительно уменьшает меру ползучести Снижение меры ползучести виброгидропрессованного бетона, по сравнению с исходным, зависит от величины опрессовочного давления и достигает при опрессовочном давлении, равном 3 МПа - 80%, а при давлении 6 МПа - до 120%

Снижение меры ползучести, при увеличении опрессовочного давления, происходит по экспоненциальному закону (рис 20). В интервале опрессовочного давления от 0 до 3 МПа наблюдалось интенсивное уменьшение меры ползучести, а при последующем же увеличении опрессовочного давления

на 100% скорость снижения меры ползучести заметно замедляется Использование в качестве крупного заполнителя шлака фосфорного производства с более высоким начальным модулем упругости влечет за собой уменьшение меры ползучести как виброгидропрессованного, так и исходного бетона

|

8, и к

|

I и

I .

1

Г1-

1\ \

V \

\ \ к

\ \

> з з 1 5 е

7 е ! ® с,«?5

\ \

\\ г"

V

\\

ч-

Рис 20. Зависимость удельной меры ползучести от величины опрессовочного давления, а) - при уровне загружения 0 311ь, б) - то же, 0 Жь, 1-возраст бетона в момент загружения - 7 суток, 2 - то же, 60 суток; + - бетон на гранитном щебне, А - то же, на шлаковом щебне

се I

В качестве аппроксимирующих функций удельных деформаций ползучести обычного бетона С(Ч, т) были использованы зависимости, предложенные Н X Арутюняном и И Е Прокоповичем - И И Улицким Указанные зависимости имеют вид

с(*,г) =

(16)

(17)

где Со, Ао, А] и а-опытные коэффициенты

При виброгидропрессовании величина меры ползучести уменьшается, следовательно, и формулы, описывающие изменение меры ползучести исходного бетона во времени, не могут использоваться для аппроксимации кривых мер ползучести виброгидропрессованного бетона

Решить эту задачу можно двумя способами Первый способ заключается в подборе для кривых мер ползучести бетона, твердеющего под давлением, новых опытных коэффициентов, второй - в введении в аппроксимирующую зависимость меры ползучести исходного бетона переходного коэффициента Кс, учитывающего влияние виброгидропрессования Использование второго способа, очевидно, более целесообразно, так как он позволяет при известном значении меры ползучести исходного бетона переходить к соответствующим характеристикам виброгидропрессованного бетона С учетом сказанного, формулы (16) ..(17) запишутся в виде

Св(1,т)=С0,т)Кс, (18)

где СвО,т)-мера ползучести виброгидропрессованного бетона, С(^т)- мера ползучести исходного бетона,

Кс — переходной коэффициент, зависящий от величины опрессовочного давления.

Учитывая экспоненциальный характер изменения коэффициента Кс, можем записать

(0= кс{Р°»г = 4 (19)

С учетом (19) формулы (16) (17), применительно к виброгидропрессованному бетону, преобразуются к виду

для виброгидропрессованного бетона на гранитном щебне

Св{1,х) = [(2.08 + 6.8е-°0,!г ]Кс ¡1 - е"° 015(М ] (20)

и

4.34 +у 1С

[1-е-0015('-г)], (21)

для виброгидропрессованного бетона на шлаковом щебне

С,Ы=[(-012 + 8.8е-0015г)А:с11-е-0<П5('-г)] (22)

Св{иг)=

3 23 + у \КС

.е-00!5(,-г)] (23)

Сопоставление численных значений меры ползучести виброгидропрессованного бетона, полученных по видоизмененным зависимостям Прокоповича-Улицкого (20) и (22) показывают, что результаты, полученные с их помощью обеспечивают удовлетворительное совпадение опытных и теоретических данных

В седьмой главе изложены особенности расчета конструкций из уплотненных прессованием бетонов с учетом их фактических свойств Рассматриваются две конструкции- напорные виброгидропрессованные трубы и тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона Напорные виброгидропрессованные трубы

Основными критериями оценки качества напорных труб являются их трещиностойкость и водонепроницаемость. Обе эти характеристики зависят от потерь предварительного напряжения в спиральной арматуре

Специфические технологические особенности изготовления напорных труб методом виброгидропрессования не позволяют экспериментальным путем непосредственно на натурных конструкциях определять потери напряжения в спиральной арматуре отдельно от собственных деформаций и деформаций ползучести бетона Их можно только вычислить теоретическим путем, используя для этого известное решение А Б Голышева, предложенное для напорных труб, изготавливаемых по трехступенчатой технологии

Использование этого решения для определения потерь напряжений в напорных виброгидропрессованных трубах до настоящего времени не представлялось возможным из-за отсутствия механических характеристик виброгидропрессованного бетона и сколько-нибудь четкого представления о

характере деформирования такого бетона во времени С получением таких характеристик появилась реальная возможность использования предлагаемого А Б Голышевым решения применительно к виброгидропрессованным трубам путем внесения в него некоторых изменений

При прессовании бетонная смесь в трубах оказывается в условиях всестороннего сжатия Величины сжимающих напряжений, передаваемых на бетонную смесь, равны манометрическому давлению за вычетом давления, связанного с преодолением сопротивления элементов формы и сопротивления внутреннего трения прессуемого бетона. С учетом этого радиальные и тангенциальные напряжения будут равны

°в=°г=РоПР=Р„-Рл. (24)

где Ропр - величина опрессовочного давления, МПа, Рм - манометрическое давление в подчехольном пространстве, МПа; Р„ - потери манометрического давления, МПа

Во время прессования бетонная смесь, за счет радиальных усилий, перемещается и увлекает за собой спиральную арматуру, создавая тем самым в ней растягивающие напряжения В соответствии с нормативными документами величина растягивающих напряжений в арматуре определяется из выражения

а, =0,9 щ^-., (25)

А

где ао- напряжения в спиральной арматуре, определяемые с учетом половинной величины потерь от релаксации напряжений в стали, г5 - радиус окружности, по которой располагается центр тяжести спиральной арматуры, см, А, - площадь сечения спиральной арматуры, см2 на 1см длины трубы, тг~ коэффициент точности натяжения спиральной арматуры

Таким образом, при прессовании бетонной смеси получим в бетоне -с" = а' = Р0„р(сжатие), в арматуре - а0 (растяжение)

После сброса опрессовочного давления предварительно напряженная спиральная арматура будет передавать на внутреннее бетонное кольцо радиальные усилия, величина которых, в основном, предопределяет трещиностойкость (напорность) трубы Начальные радиальные усилия (в момент передачи их на бетон) с учетом потерь от релаксации напряжений в арматуре определяются из выражения

, (26)

Ч"" 0,9г,

Нормальные напряжения в бетоне и <гг__, вызванные начальными радиальными усилиями цнач в момент времени /=0, определяются по формулам, полученным А Б Голышевым для труб, изготавливаемых по трехступенчатой технологии

тангенциальные

г, \йр

радиальные

_ , п Ч нам

г, 1п р

Напряжения в арматуре - по формуле

А,

Со временем радиальные усилия, обжимающие внутреннее бетонное кольцо за счет ползучести и собственных деформаций бетона, будут уменьшаться, одновременно будет происходить снижение величины предварительного напряжения в арматуре

Обозначим потери радиальных усилий во времени через дсг(0 и дс(0-соответственно, от ползучести бетона и собственных деформаций Тогда напряжения в спиральной арматуре в любой момент времени Г будут равны

Н?«-?„(')-«.(')] (30)

А,

Используя принцип независимости действия сил, определим потери радиальных усилий от ползучести бетона дСг(0 и собственных деформаций дифференцированно

Потери напряжения от ползучести бетона Потери радиальных усилий записываются в виде

ЧсМ) = Ям* , (31)

А Е, „ „

где х =—. п = —У - функция линеинои ползучести, отражающая Е,в

используемый вариант феноменологической теории ползучести. Обозначив

в= их(1-У1П/?У,(0

Ыр + пХ[\~\пру

вместо формулы (54) получим

= В (32)

Потери напряжений, вызванные собственными деформациями бетона Как уже отмечалось ранее, собственные деформации виброгидропрессованного бетона складываются из двух видов деформаций распрессовки и усадочных Деформации распрессовки, протекающие в довольно короткий промежуток времени (7-10 дней), создают дополнительные растягивающие напряжения в спиральной арматуре

Одновременно с деформациями распрессовки в противоположном направлении будут возникать усадочные деформации, уменьшающие указанные напряжения

Потери радиальных усилий, вызванных собственными деформациями, можно записать в виде

где

1 +

Л_;

или

0,б4Ртр п ^

(1~ПЦ)Г;

(34)

Подставляя вместо ЧначОО последовательно значения Яст(*) и Чс(*)> получим потери напряжения в арматуре, соответственно, от ползучести и собственных деформаций

Эффективность предложенного метода расчета потерь напряжений в напорных трубах из виброгидропрессованного бетона оценивалась путем сопоставления опытных значений потерь напряжения с теоретическими Для определения потерь предварительного напряжения были проведены исследования двух серий опытных образцов-труб Каждая серия состояла из труб, изготовленных из бетона на шлаковом и гранитном щебне Результаты наблюдения за деформациями арматуры и бетона во времени показывают, что деформации арматуры и бетона в трубах при использовании шлакового щебня меньше, чем в трубах, изготовленных на гранитном заполнителе Это относится как к деформациям, вызванным усадкой бетона, так и к деформациям, связанным с его ползучестью

Теоретические величины потерь напряжений во времени, вычисленные по предлагаемой методике показывают (рис.21), что характер протекания потерь напряжения в конструкциях из виброгидропрессованного бетона отличается оттого, что имеет место в конструкциях из исходного бетона В первую очередь, это касается потерь, связанных с собственными деформациями В предварительно напряженной арматуре труб из виброгидропрессованнного бетона в начальный период времени (в течение первых 60 суток) за счет деформаций распрессовки вместо потерь (возникающих в конструкциях из обычного бетона) наблюдается увеличение напряжений (эффект «самонапряжения») Эти напряжения в течение примерно пятнадцати суток продолжают увеличиваться.

Характер протекания потерь предварительного напряжения, вызванных ползучестью бетона, в напорных виброгидропрессованных трубах аналогичен характеру протекания потерь в конструкциях из исходного бетона Подсчитанные по предлагаемой зависимости значения потерь предварительного напряжения

мало отличаются от опытных. Особенно близкое совпадение наблюдается в возрасте бетона 28 суток и более Здесь разница не превышала 9%

Из этого следует, что предложенная автором методика расчета может быть с успехом использована при проектировании напорных виброгидропрессованных труб независимо от вида крупного заполнителя

Теоретические потери предварительного напряжения в напорных трубах из бетона на шлаковом щебне несколько (на 5-9%) ниже, чем в трубах из бетона на гранитном щебне Такая же примерно разница наблюдается и между соответствующими опытными значениями

стс(0, МПа

120

б)

90

60

30

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 1, сут

6) ■ О" —■о» ——о

/1

ос(0, МПа

В)

о - труба из бетона на гранитном ■щебне, * - то же, на шлаковом 'О 150 180200 220 240' 26(1 280 М и сут

Рис. 21. Изменение во времени потерь предварительного напряжения в арматуре а) от собственных деформаций; б) от ползучести бетона, в) суммарные потери в трубах диаметром 700 мм (опыты автора) _опытные,-----теоретические

Трещиностойкость напорных труб Трубы, изготовленные из бетона на шлаковом щебне, имеют меньшие по величине потери предварительного напряжения, а прочность на осевое растяжение бетона на шлаке фосфорного производства несколько (в пределах 10%) выше, чем у бетона на гранитном щебне Небольшая разница в сопротивлении того и другого бетона осевому растяжению ставит их в этом отношении в примерно равные условия

Следовательно, основную разницу в трещиностойкости напорных труб,

изготавливаемых из бетона на шлаковом и гранитном щебне, следует связывать с разницей в потерях напряжений во времени

Трещиностойкость напорных труб, устанавливается путем их испытания внутренним гидростатическим давлением Испытания рекомендуется проводить в возрасте двух-трех суток (контрольная трещиностойкость) - без учета потерь напряжения и возрасте 100 суток - с учетом всех потерь.

Момент трещинообразования (при действии только внутреннего гидростатического давления) определяется по формуле

М„(!) = + а, (ПАЛ? с + ',). (35)

где Лрц - нормативное сопротивление виброгидропрессованного бетона растяжению, МПа, ~ момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона; сг/() - напряжения в предварительно напряженной спиральной арматуре в рассматриваемый момент времени г, МПа; Аг — площадь сечения спиральной напрягаемой арматуры, см2 на 1 см длины трубы; е0 эксцентриситет силы обжатия И0 (см) относительно центра тяжести приведенного сечения

Момент внешних сил М", относительно ядровой точки, возникающий от действия внутреннего гидростатического давления, определяется по формуле

г, «(е0„+гД (36)

В момент образования трещин

К=Мт(()

или

-'•») = К + ОН (е01! - Г,)

(37)

Отсюда максимальное гидростатическое давление, воспринимаемое сечением (давление трещинообразования) в рассматриваемый момент времени I (при в=1 см ), будет равно

t) А,

(е0+г.)

(38)

(ew +r,)ry (e<w +r„yy

Первый член правой части формулы (38) представляет собой радиальное усилие, воспринимаемое бетоном и арматурой в момент образования трещин, второй член - радиальное усилие предварительного напряжения с учетом потерь, проявившихся к моменту времени t С учетом потерь выражение (38) запишется в виде

/? w P«(f)=, ""' t И-

-В) + А-

щ-

\п0

'(<-«) 1 -

-In р

L. е°+г')

Гу (еОЯ +Г,У

(39)

При t=0 (потери предварительного напряжения равны нулю) будем иметь

С целью оценки эффективности предлагаемых формул для расчета потерь предварительного напряжения, а также с целью проверки трещиностойкости труб из бетона на шлаковом щебне и соответствия их требованиям по трещиностойкости, четыре трубы были испытаны внутренним гидростатическим давлением до появления в них продольных трещин

Как показали результаты гидравлических испытаний, все трубы, подвергнутые испытаниям, выдержали гидравлическое давление, предусматриваемое для данного класса прочности Расчетная трещиностойкость во всех случаях удовлетворительно согласуется с опытной, что свидетельствует об эффективности предлагаемого метода расчета

С целью качественной оценки напорных виброгидропрессованных труб из бетона на шлаковом щебне по сравнению с аналогичными трубами, изготовленными из бетона на гранитном щебне, был проведен сопоставительный анализ водонепроницаемости труб, выпускавшихся в течение двух лет на заводе ЖБИ-7 по сложившейся там технологии Анализу было подвергнуто 4598 труб, из них 1586 - из бетона на шлаковом и 3012 - на гранитном щебне Было установлено, что применение щебня из шлака фосфорного производства в качестве крупного заполнителя для бетона напорных виброгидропрессованных труб повышает напорность труб от 6,8% до 15%, по сравнению с трубами, изготовленными из бетона на гранитном щебне Тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона При сооружении тоннелей с монолитной пресс-бетонной обделкой необходимым условием для снятия опалубки является

5' = Л(/)-сг(0^0, (41)

где Б - функция неразрушимости обделки,

11(1:) - прочность пресс-бетона в момент распалубки (в момент времени 1), о((.) - напряжения в обделке к этому же времени

Прочность прес-бетона в момент распалубки Накопленный в ходе сооружения Главного Волжского коллектора в Самаре и гидротехнического коллектора в г Нижний Новгород опыт по контролю прочности пресс-бетона в обделке показывает, что указанную характеристику с достаточной для практических целей точностью можно определить экспериментально-теоретическим путем, используя зависимость

КрЬ(1)=Я(1)К(0, (42)

где Крь(!) - прочность пресс-бетона к моменту времени г, Щу - прочность исходного (обычного) бетона, КО) - коэффициент упрочнения к этому же моменту

Прочность исходного (непрессованного) бетона определяется испытанием стандартных образцов, изготавливаемых в процессе возведения тоннельной обделки Коэффициент упрочнения устанавливается до начала сооружения обделки для заданного состава бетона и режима прессования опытным путем Он в процессе возведения обделки может корректироваться в

зависимости от изменения свойств составляющих компонентов и условий твердения бетона

Для оценки прочности пресс-бетона и для проверки сделанных выше предположений параллельно с возведением тоннельной обделки были проведены экспериментальные исследования Было установлено в первые дни твердения прочность образцов из прессованного бетона более чем в 2,5 раза превышала прочность образцов из исходного бетона, твердеющего в обычных условиях. Со временем разность между прочностью обычного и прессованного бетона снижается, асимптотически приближаясь к своему конечному значению.

Затухающий характер изменения коэффициента упрочнения позволяет использовать для описания его изменения во времени показательную функцию вида

£(() = £(( > 28)[х + /10е"/,('~1'] (43)

Множитель К(1:>28) представляет конечное значение коэффициента упрочнения Выражение в скобках (НАое"^1"1*) - функцию, учитывающую изменение коэффициента упрочнения во времени При этом для возраста бетона в момент испытания меньше 28 суток значение функции принимается больше единицы, а при возрасте больше 28 суток - единице Здесь Ао и р -коэффициенты, полученные опытным путем

Для оценки эффективности приведенной методики при сооружении гидротехнического тоннеля в г Нижний Новгород прочность пресс-бетона в обделке контролировали четырьмя способами испытанием выбуренных из обделки образцов, испытанием образцов, изготовленных по идентичной с обделкой технологии, при помощи молотка Кашкарова и по предлагаемой методике

Анализ полученных результатов показывает, что практически все рассматриваемые способы контроля прочности дают близкие результаты и их можно использовать при оценке прочности пресс-бетона в тоннельной обделке. Однако, учитывая простоту и доступность предлагаемого метода (особенно при оценке прочности бетона до распалубливания), данный способ является наиболее доступным (наряду с другими) и его можно рекомендовать его для широкого использования. Напряжения в пресс-бетонной обделке в момент снятия опалубки. Отличительной особенностью статической работы обделки из прессованного бетона является то, что при прессовании бетонной смеси в осевом направлении в радиальном направлении на контур горной выработки будут передаваться напряжения, равные 0,35 0,55 от осевого давления

Возникающее при прессовании бетона напряженное состояние способствует более равномерному распределению давления на тоннельную обделку, а это влечет за собой снижение изгибающих моментов и, соответственно, растягивающих напряжений Уменьшение или же полное отсутствие растягивающих напряжений позволяет отказаться от армирования обделки, максимально используя при этом положительные свойства бетона -его способность воспринимать значительные сжимающие напряжения

Факт возникновения начального напряженного состояния признается практически всеми специалистами, работающими в этой области

(Л С Афендиков, Н С Булычев, А А Гринев, Е А Демешко, А И Маренный). Однако в вопросе длительности действия указанного состояния и характера распределения напряжений как в поперечном сечении, так и по длине тоннельной обделки, а также учета его в расчетах, имеются существенные разногласия.

Исследование напряженного состояния тоннельной обделки и окружающего грунтового массива экспериментальным путем сопряжено с определенными трудностями Исходя из этого, для оценки напряженно-деформированного состояния обделки и окружающего массива грунта был выполнен численный эксперимент на базе ПК «Лира 9 2»

Радиальные напряжения, действующие на массив грунта, принимались равными

? = 3 0,35 = 10 кг/см2 Для оценки напряженного состояния была разработана объемная конечно-элементная модель, разрез которой по вертикальной оси симметрии приведен на рис 22 Модель представляет собой массив грунта с поперечным сечением 16,2x16,2 м и длиной 8,2 м с встраиваемой в него последовательно бетонной обделкой Грунтовый массив и обделка моделировались объемными конечными элементами (КЭ) с соответствующими жесткостными параметрами Взаимодействие между грунтом и обделкой осуществлялось с помощью специальных конечных элементов (КЭ-262) с односторонней связью, исключающей передачу на грунт сдвигающих напряжений, как в процессе прессования бетонной смеси, так и при последующем взаимодействии обделки с грунтом

Рис 22 Продольный разрез объемной конечно-

элементной модели

Расчет выполнялся с использованием нелинейного процессора «Монтаж», позволяющего адекватно смоделировать процесс возведения тоннеля. Было реализовано 22 повторяющихся цикла Каждый цикл состоял из трех этапов- 1"® этап - приложение опрессовочного давления - моделировал укладку бетона и его прессование, 2 ой этап - «монтаж» КЭ - моделировал процесс твердения бетона, 3 й этап - снятие опрессовочного давления - моделировал распалубку и передачу нагрузки от грунта на обделку

Опрессовочное давление прикладывалось в виде радиальных узловых нагрузок на конечные элементы грунта по внутреннему контуру выработки Его снятие моделировалось приложением соответствующих узловых нагрузок противоположного направления В результате получены напряжения в грунтовом массиве и самой обделке, накапливаемые в процессе ее возведения и, соответственно, установлена динамика изменения напряженного состояния на каждом этапе сооружения тоннельной обделки

Поэтапный анализ напряженно-деформированного состояния массива грунта показывает, что после его разработки и образования круглого контура выработки, вокруг нее возникает сложное напряженное состояние с четко обозначенным контуром свода обрушения

При прессовании бетонной смеси на контур горной выработки в радиальном направлении передаются локальные напряжения величиной порядка 10 кг/см2, которые вызывают резкое изменение напряженного состояния массива грунта

Оценка напряженного состояния массива грунта на разных этапах сооружения обделки показала, что контактные напряжения, возникающие на границе раздела обделка-грунт, существенным образом зависят от этапа возведения обделки (расстояния между щитом и рассматриваемым сечением) Величина этих напряжений при прессовании бетонной смеси составляет 10 кг/см2, после сброса давления напряжения снижаются до 4 кг/см2, а при удалении щита от рассматриваемого сечения величина начальных напряжений уменьшается примерно до 3 кг/см2.

Тоннельная обделка после распалубки остается нагруженной остаточными сжимающими напряжениями в окружающем массиве грунта, а напряжения в самой обделке по всей ее толщине остаются сжимающими

Общие выводы

1 Систематизированы и развиты теоретические и практические аспекты формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона Установлена связь между режимом прессования и характеристиками бетона, используемыми при проектировании конструкций

2 Установлено, что прессование бетона при формовании конструкций приводит к значительному изменению свойств исходного бетона Основными факторами, существенно влияющими на физико-механические свойства цементного камня и бетона при прессовании, являются1 режим прессования, характеризующейся величиной опрессовочного давления, продолжительность прессования и условия твердения (естественные или термическая обработка)

3. Развито представление об области рационального использования технологии прессования бетона, с точки зрения максимального использования его потенциальных прочностных характеристик Она находится в интервале опрессовочного давления составляющего 15 20 МПа и продолжительности прессования от 2-х до 7-ми часов Дальнейшее увеличение опрессовочного

давления и продолжительности прессования не только не приводят к повышению прочности, но даже способствует её снижению

4. Установлено, что при продолжительности прессования от 15 сек до 24 часов основной прирост прочности, как цементного камня, так и бетона, достигается при длительности прессования порядка 15 минут. Прирост прочности при такой продолжительности прессования составляет порядка 60% от их максимального значения

5 Показателем чувствительности цементного камня и бетона к увеличению прочности при прессовании является коэффициент упрочнения, представляющий собой отношение прочности прессованного бетона (цементного камня) к прочности исходного бетона (цементного камня) Установлено, что коэффициент упрочнения имеет максимальное значение на начальном этапе твердения, затем постепенно снижается, асимптотически приближаясь, примерно через 20-ть дней твердения, к своему конечному значению Снижение коэффициента упрочнения является следствием возникновения внутренних напряжений, вызванных ростом кристаллов Эти процессы в прессованном цементном камне протекают быстрее, чем в исходном, и способствуют к некоторому сближению прочности прессованного и исходного цементного камня во времени.

6 Впервые теоретически обоснован и экспериментально подтвержден факт возникновения деформаций распрессовки в момент снятия опрессовочного давления с затвердевшего бетона Возникновение указанных деформаций вызывает появление в бетоне начального напряженного состояния, способствующего снижению структурных напряжений, возникающих в бетоне при его твердении

7 Деформации распрессовки накладываясь на усадочные, изменяют привычный для обычного бетона характер протекания собственных деформаций. Образцы из прессованного бетона некоторое время после распалубки увеличиваются в объеме, вместо уменьшения как это имеет место для обычного бетона Величина деформаций распрессовки зависит от интенсивности прессования

9 Впервые, путем проведения комплексных исследований, получены физико-механические характеристики виборопрессованного бетона на щебне шлака фосфорного производства и на гранитном заполнителе, необходимые для расчета напорных труб с учетом фактических свойств бетона Установлено, что при твердении бетона по режиму, используемому при изготовлении напорных виброгидропрессованных труб, прочностные и деформативные характеристики исходного бетона претерпевают значительные изменения прочность при сжатии увеличивается более чем в 1,5 раза, при растяжении - в 1,25 раза, модуль упругости в 1,35 раза, предельные деформации - в 1,3 раза Предложены способы прогнозирования этих характеристик При использовании в качестве крупного заполнителя шлака фосфорного производства прочность бетона при сжатии практически равна прочности такого же бетона на гранитном заполнителе, а прочность при растяжении увеличивается на 10%, модуль упругости повышается примерно на 10%, а

предельные деформации такого бетона несколько меньше и составляют 180х10"5 относительных единиц

11 Установлено, что величина усадочных деформаций вибропрессованного бетона значительно меньше аналогичных деформаций обычного бетона Снижение указанных деформаций обусловлено физико-химическими процессами, происходящими при уплотнении бетона При прессовании бетона происходит уменьшение пористости цементного камня, снижается степень гидратации, увеличиваются плотность и модуль упругости. В совокупности все вышеперечисленные факторы приводят к снижению усадочных деформаций вибропрессованного бетона. Применение в качестве крупного заполнителя для вибропрессованного бетона шлака фосфорного производства с более высоким, чем у гранита, начальным модулем упругости, способствует некоторому снижению усадочных деформаций

12 Впервые определена зависимость между величиной опрессовочного давления и конечными деформациями ползучести Установлено, что деформации ползучести в значительной степени зависят от величины опрессовочного давления Связь между величиной опрессовочного давления и мерой ползучести носит экспоненциальный характер При изменении опрессовочного давления до 3 МПа, наблюдается интенсивное снижение меры ползучести, при последующем же увеличении опрессовочного давления на 100% (от 3 до 6 МПа) скорость снижения меры ползучести заметно замедляется Деформации ползучести вибропрессованного бетона на основе термофосфорных шлаков ниже, чем такого же бетона на гранитном заполнителе.

13 Предложен метод расчета потерь предварительного напряжения в напорных трубах, основанный на учете фактических свойств вибропрессованного бетона и характера протекания его длительных деформаций во времени. С учетом фактических потерь предварительного напряжения скорректирована методика расчета трещиностойкости напорных виброгидропрессованных труб Величина потерь предварительного напряжения в арматуре, вычисленная по предлагаемой методике, удовлетворительно согласуется с результатами, полученными экспериментальным путем.

14 В целом, опыт выпуска напорных труб из бетона на щебне из шлака фосфорного производства на заводе ЖБИ-7 г Самара показал, что напорность таких труб выше, чем труб из бетона на гранитном заполнителе

15 Установлено, что при твердении бетона по режиму, принятому при возведении монолитных пресс-бетоных обделок, прочность исходного бетона повышается в 1,3 1,5 раза Выявлено, что использование в качестве крупного заполнителя в пресс-бетоне шлака фосфорного производства не приводит к снижению прочности и долговечности последнего, а несущая способность монолитной обделки из пресс-бетона на шлаковом щебне не ниже несущей способности обделки из пресс-бетона на гранитном заполнителе

16 Предложен метод прогнозирования прочности пресс-бетона тоннельной обделки и оценки ее несущей способности. Доказано, что прочность пресс-бетона в обделке, с достаточной для практического

применения точностью, можно оценивать по результатам испытания стандартных образцов-кубов с последующим умножением результатов на коэффициент упрочнения Указанный коэффициент устанавливается до начала возведения обделки в зависимости от свойств составляющих бетона и режима уплотнения бетона в обделке, который в процессе сооружения обделки корректируется.

17. Путем математического моделирования проведен численный эксперимент с использованием ПК «Лира 9 2» для оценки напряженного состояния окружающего обделку массива грунта и самой обделки в процессе ее возведения. Установлено, что величина начальных напряжений, возникающих в грунте при прессовании бетона, по мере движения щита в сторону забоя снижается. Тоннельная обделка в момент снятия опалубки остается нагруженной остаточными сжимающими напряжениями окружающего массива грунта, напряжения в самой обделке по всей толщине остаются также сжимающими.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Сесысин И Е Конструкции из обычного и уплотненного давлением бетона на основании ЭТФ шлаков- монография. -Самара СамГАПС, 2004-133с

2. Сеськин И Е Влияние технологии уплотнения бетона прессованием на работу конструкций- монография,- Самара СамГАПС, 2006 -227с

3 Сеськин И Е , Иванов Б Г. Строительные конструкции и здания на железнодорожном транспорте учебное пособие для студентов вузов железнодорожного транспорта. - Самара. СамИИТ, 2001 -251с

4 Сеськин И Е. Свойства виброгидропрессоваяного бетона на щебне из фосфорного шлака // Бетон и железобетон - 1985 - №11. - С 22-23

5. Сеськин И. Е, Борцова Г.В., Пычин Г В Конструкции на основе термофосфорных шлаков // Бетон и железобетон - 1989. - №9. - С. 23-24

6 Сесышн И Е, Лукоянчева Т.П Долговечность тоннельной обделки из монолитного пресс-бетона на основе ЭТФ шлаков // Бетон и железобетон -1993 - №8. - С 25-27.

7 Сеськин ИЕ Моделирование работы монолитной тоннельной обделки из пресс-бетона методом конечных элементов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук «Проблемы железнодорожного транспорта на современном этапе развития», Самара - 2006 -С 219-221

8 Сеськин И Е. Вибропрессованный бетон для производства спецжелезобетона // Известия Самарского научного центра Российской академии наук «Проблемы железнодорожного транспорта на современном этапе развития», Самара - 2006 - С.222-225.

9 Сесысин ИЕ Учет фактических свойств бетона при расчете напорных виброгидропрессованных труб // Известия Самарского научного центра Российской академии наук «Проблемы железнодорожного транспорта на современном этапе развития», Самара.- 2006 -С 225-227

10 Мурашкин Г В , Сеськин ИЕ Установка для испытания образцов на длительную прочность при сжатии. //Ас № 1608490

11. Сеськин ИЕ, Краснов ВВ, Петров Б И. Метод определения прочности пресс - бетона в монолитной обделке коллекторных тоннелей // Шахтное строительство -1987 - №4 - С 21-22.

12 Сеськин И Е, Жильцов О А , Веременко О.Ю, Гуртов А И. Исследование работы тоннельной обделки из монолитного пресс бетона, сооруженной под железнодорожной магистралью // Шахтное строительство. -1989 - №6 - С 20-22

13. Голышев А Б , Сеськин И Е. Потери предварительного напряжения в напорных вибропресованных трубах // Железобетонные конструкции / КГУ -Куйбышев -1984 -С 32-44.

14 Сеськин И Е, Иванов Б.Г Архитектура транспортных сооружений: учебное пособие для студентов вузов железнодорожного транспорта - Самара: СамГАПС, 2004.-244 с.

15 Мурашкин Г.В., Сеськин ИЕ. Определение остаточных напряжений в арматуре виброгидропрессованного элемента после сброса опрессовочного давления Тезисы докладов к V Всесоюзной конференции И Экспериментальные исследования инженерных сооружений' Сб.тр / НИИСК, Киев, 1981 г.

16 Сеськин И Е, Лукоянчева Т.П, Фомин А.В. Тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона с использованием термофосфорных шлаков // Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении Всесоюз конф , Белгород. - ч 1, 1989 г.

17 Ермаков Г И, Сеськин И Е., Мурашкин Г.В. Исследование свойств шлака фосфорного производства как заполнителя для бетона //Железобетонные конструкции. Экспериментально - теоретические исследования. Сб тр. / КГУ.-Куйбышев, 1977 С. 109-118.

18 Ермаков ГИ, Мурашкин Г.В, Сеськин ИЕ, Эсмонт В.А Напорные виброгидропрессованные трубы из бетона на щебне из шлака фосфорного производства // Железобетонные конструкции Экспериментально -теоретические исследования Сб тр/КГУ.-Куйбышев, 1977 - С 119-137.

19 Сеськин ИЕ, Эсмонт В.А., Мурашкин Г.И Деформативность бетона, твердеющего под давлением // Железобетонные конструкции- Сб.тр / КГУ. - Куйбышев, 1979 -С.16-32

20 Сеськин ИЕ К расчету потерь предварительного напряжения в спиральной арматуре в напорных виброгидропресссованных трубах Обл XXXVII науч -техн конф «Исследование материалов, конструкций и сооружений» Куйбышев, 1980, С.83-84.

21. Сеськин ИЕ, Максимов Б А., Петров СИ. К определению прочности пресс-бетона Обл. XXXVII науч -техн. конф. «Исследование материалов, конструкций и сооружений» Куйбышев, 1980, с 77.

22 Сеськин И Е , Максимов Б А., Петров С.И. Влияние величины опрессовочного давления и возраста на прочность пресс-бетона. Обл. XXXVII

науч -техн конф «Исследование материалов, конструкций и сооружений». Куйбышев, 1980, с 77

23. Мурашкин Г.В. Бутенко CA, Сеськин ИЕ Начальное напряженное состояние бетона, твердеющего под давлением, по анализу двухкомпонентной модели // Межвуз тем. сб. тр. Совершенствование методов расчета и исследование новых типов железобетонных конструкций. ЛИСИ-1981, С.92-98.

24. Сеськин И Е, Мурашкин Г.В Потери предварительного напряжения в напорных виброгидропрессованных трубах Обл научн.-техн Конференция, Куйбышев, 1983

25. Сеськин И Е., Ким Э , Пустинская И, Маликова И, Борцова Г В Прочность наклонных сечений изгибаемых элементов из бетона на шлаковом щебне фосфорного производства Тезисы докладов 42 науч.-техн конф Куйбышев, 1985.

26 Сесысин И Е., Лукоянчева Т.П. Прочность цементного камня, твердеющего под давлением. Депонированная рукопись Библиографический указатель, 1989. - Вып 2.

27. Сеськин И.Е, Лукоянчева Т.П, Гущина ЛМ Пресс-бетонные монолитные тоннельные обделки. XI обл науч-техн конф «Повышение надежности технических средств и совершенствование технологий эксплутационной работы на Куйбышевской железной дороге», Куйбышев, 1990

28 Сеськин И Е, Жильцов О А, Веремеенко О Ю , Фомин А В Натурные измерения перемещений пресс-бетонной обделки. XI обл науч -техн конф. «Повышение надежности технических средств и совершенствование технологий эксплутационной работы на Куйбышевской железной дороге», Куйбышев, 1990.

29 Сесысин И Е., Иванов Б Г, Доладов Ю И, Вершинин П В , Власова С Е Мостовой переход через р. Татьянка Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте Сборник научных трудов. Выпуск 3.- Самара Сам ГАПС, 2005 - С 69-86

30 Сеськин И Е., Иванов Б Г., Доладов ЮИ, Кутузов ЮВ. Путепровод через автомагистраль «Центральная» Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте Сборник научных трудов Выпуск 3.- Самара- Сам ГАПС, 2005 - С 87-105

31. Сеськин И.Е Особенности формирования прочности бетона, твердеющего под давлением, и их влияние на работу конструкций // Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте: Межвуз сб науч тр. / СамИИТ - Самара, 1999. -С.111-142.

32. Сеськин И Е Использование фосфорных шлаков для производства строительных материалов и конструкций // Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте -Самара 1999. - СамИИТ. - С 34-49

33 Сеськин ИЕ Особенности структурообразования цементного камня, уплотненного прессованием Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте Сборник научных трудов - 3 выпуск - Самара СамГАПС, 2005.- С.4-18

34 Сеськин И Е Формирование прочности бетона, твердеющего под давлением Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте сборник научных трудов - 3 выпуск, Самара: СамГАПС, 2005 - С 23-32

35 Сеськин И Е, Сухов В Ю Особенности структурообразования прессованных строительных материалов. Строительный Вестник Российской инженерной академии. Выпуск 6. Издательство Российской инженерной академии -М , 2005 -С.146-153

36. Сеськин И Е Контактные напряжения в бетоне, твердеющем под давлением Строительный вестник Российской инженерной академии Выпуск 7 Издательство Российской инженерной академии -М, 2006-С 146-153

Печ л. - 2,6 Формат 60x84 1\16

Подписано к печати 12 03 07 г.

Печать - ризография Бумага для множит, апп.

Тираж 100 экз._Заказ № Х5Э_

190031, С-Петербург, Московский пр 9

CP ПГУПС

Введение.

1. Состояние и перспективы развития конструкций из бетона, уплотненного прессованием, особенности их расчета, физико-механические характеристики прессованного бетона.

1.1. Напорные виброгидропрессованные трубы.

1.1.1. Технология изготовления труб методом виброгидропрессования.

1.1.2. Расчет напорных вибропрессованных труб.

1.2. Тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона.

1.2.1. Технология возведения монолитной бетонной обделки.

1.2.2. Особенности расчета пресс-бетонной тоннельной обделки.

1.2.3. Метод расчета обделки как кольца в упругой среде.

1.2.4. Расчет обделки методами механики сплошной среды.

1.3. Влияние прессования на прочностные и деформативные характеристики бетона.

1.3.1. Влияние прессования на прочность бетона.

1.3.2. Модуль упругости.

1.3.3. Усадка бетона.

1.3.4. Деформации ползучести.

1.4. Свойства термофосфорных шлаков как крупного заполнителя для бетона.

1.5. Опытные конструкции из бетона, твердеющего под давлением.

2. Особенности структурообразования и формирования прочности цементного камня, уплотненного прессованием.

2.1 .Влияние продолжительности прессования на прочность цементного камня.

2.2. Определение факторов, влияющих на прочность цементного камня.

2.2.1. Влияние прессования на минерало-фазовый состав цементного камня.

2.2.2. Изменение плотности цементного камня при уплотнении его пресс-сованием.

2.2.3. Влияние прессования на степень гидратации.

2.2.4. Влияние прессования на относительную плотность цементного камня.

2.2.5. Влияние прессования на пористость.

3. Формирование прочности прессованного бетона. Начальное напряженное состояние бетона.

3.1. Роль крупного заполнителя в формировании прочности бетона.

3.2. Влияние прессования на прочность бетона.

3.2.1. Влияние продолжительности прессования на прочность бетона.

3.2.2. Влияние интенсивности прессования на прочность бетона.

3.3. Начальное напряженное состояние бетона и железобетона.

3.3.1. Теоретические предпосылки возникновения деформаций рас-прессовки в бетоне, уплотненного прессованием.

3.3.2. Контактные напряжения между крупным заполнителем и растворной частью прессованного бетона.

3.3.3 Экспериментальное обоснование деформаций распрессовки.

4. Прссс-бетон для возведения монолитных тоннельных обделок.

4.1. Требования к бетону для возведения монолитной тоннельной обделки и особенности подбора его состава.

4.2. Прочность пресс-бетона при сжатии.

4.2.1. Сопоставляющие бетона и технология изготовления опытных образцов.

4.2.2. Прочность пресс-бетона, твердеющего при постоянном режиме прессования.

4.2.3. Влияние режима прессования на прочность пресс-бетона.

4.2.4. Влияние расхода цемента на прочность пресс-бетона.

4.2.5. Влияние химических добавок на прочность пресс-бетона.

4.3. Химическая стойкость и долговечность пресс-бетона.

5. Виброгндроирессованный бетон для производства напорных труб. Физико-механические характеристики.

5.1. Материалы для бетона виброгидропрессованных труб.

5.2. Технология изготовления опытных образцов из виброгидропрессован-ного бетона.

5.3. Прочность при осевом сжатии.

5.3.1. Связь между кубиковой и призменной прочностью вибропрессованного бетона.

5.3.2. Связь между прочностью исходного и вибропрессованного бетона.

5.4. Влияние величины опрессовочного давления на призменную прочность.

5.5. Прочность при растяжении.

5.6. Модуль упругости.

5.7. Предельные деформации.

6. Длительные деформации виброгндропрессоваиного бетона.

6.1. Усадка виброгидропрессованного бетона.

6.2. Деформации ползучести.

6.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

• 6.2.2. Установка для исследования ползучести бетона.

6.2.3. Результаты исследования деформаций ползучести.

7. Особенности расчета конструкций из уплотненного прессованием бетона.

7.1. Напорные виброгидропрессованные трубы.

7.1.1. Потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона.

7.1.2. Экспериментальная оценка эффективности методики расчета потерь напряжения.

7.1.3. Методика расчета трещиностойкости напорных труб.

7.1.4. Экспериментальная оценка эффективности .методики расчета трещиностойкости напорных труб.

7.2. Тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона.

7.2.1. Оценка прочности пресс-бетоной обделки в момент распалубки.

7.2.2. Оценка напряженного состояния массива грунта методом конечных элементов.

7.2.3. Экспериментально-теоретические исследования напряженнодеформированного состояния пресс-бетонной обделки.

Актуальность проблемы. Совершенствование расчета конструкций с учетом фактических свойств бетона позволяет повысить их надежность и эффективность. Известно, что свойства бетона в конструкции во многом предопределяются свойствами исходных материалов, технологией его уплотнения и условиями твердения, которые при некотором их сочетании способны значительно изменить характеристики исходного бетона и существенно повлиять на работу конструкции в целом.

Уплотнение бетона прессованием является техническим приёмом, используемым при изготовлении некоторых бетонных и железобетонных конструкций, который позволяет помимо решения основной технологической задачи - интенсифицировать процесс твердения бетона, одновременно значительно улучшить его физико-механические свойства.

Режим прессования и условия твердения не одинаково влияют на формирование прочностных и деформативных характеристик бетона. Кроме того, значительное место в формировании прочностных и деформативных характеристик занимают свойства крупного заполнителя. Использование в качестве крупного заполнителя в бетоне шлака фосфорного производства позволяет обеспечить строительную индустрию региона дешевым строительным материалом и создать благоприятные условия для безотходного производства.

Следует отметить, что уплотненный прессованием бетон имеет присущие только ему особенности. Эти особенности недостаточно полно изучены и, соответственно, не учитываются при проектировании конструкций. В настоящей работе обобщены результаты многолетних исследований, выполненных автором за последние примерно тридцать лет, направленных на изучение свойств прессованного бетона, в том числе на основе фосфорных шлаков, необходимых при проектировании конструкций.

Целью работы является научное обоснование процессов формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона в конструкциях и методов их количественного определения при проектировании.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Изучить влияние режима прессования на структурообразование цементного камня и формирование прочности бетона.

2. Установить влияние режима прессования на изменение свойств исходного бетона: прочности; модуля упругости; деформативности при кратковременном и длительном действии нагрузки.

3. Установить начальное напряженное состояние бетона в момент снятия опрессовочного давления и характера его изменения во времени.

4. Выявить влияние начального напряженного состояния бетона на величину и характер протекания собственных деформаций.

5. Изучить возможность учета реальных свойств вибропрессованного бетона и характера протекания длительных деформаций во времени при определении потерь предварительного напряжения в напорных трубах и расчете их трещиностойкости.

6. Разработать методику оценки прочности пресс-бетона тоннельной обделки и оценки её несущей способности при снятии опалубки.

Методы и достоверность исследовании. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, базируются на основных положениях сопротивления материалов, теории упругости, строительной механики, математической статистики и подтверждены испытаниями опытных образцов и натурных конструкций, с использованием разработанных автором оригинальных методик.

Достоверность экспериментальных исследований обеспечивалась применением стандартных методов испытаний; с использованием приборов и оборудования, прошедших государственную поверку специализированными организациями. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с большим количеством экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

1. Систематизированы и развиты теоретические и практические аспекты формирования прочностных и 'деформативных характеристик прессованного бетона. Установлена связь между режимом прессования и прочностью цементного камня и бетона.

2. Впервые теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены деформации распрессовки, возникающие в бетоне, твердеющем под давлением, при снятии опрессовочного давления. Установлен характер протекания указанных деформаций во времени и их влияние на развитие собственных деформаций. Получена качественная картина напряженного состояния, возникающего между крупным заполнителем и растворной частью бетона при снятии опрессовочного давления.

3. Установлена связь между режимом прессования и прочностью пресс-бетона монолитной обделки, а также между режимом прессования, расходом цемента и прочностью пресс-бетона. Исследовано сопротивление пресс-бетона воздейстствию сульфатной и водной среды.

4. Впервые выполнены комплексные исследования прочностных и деформативных характеристик виброгидропрессованного бетона на щебне из шлака фосфорного производства и бетона на гранитном заполнителе, используемых при расчете напорных труб. Установлена связь между величиной опрессовочного давления и такими характеристиками виброгидропрессованного бетона как: прочность при сжатии и растяжении, модуль упругости и деформации при кратковременном и длительном действии нагрузки. Обоснована возможность использования шлака фосфорного производства в качестве крупного заполнителя в бетоне для изготовления напорных труб.

5. Даны рекомендации по расчету потерь предварительного напряжения и трещиностойкости напорных труб с учетом фактических свойств бетона и характера протекания длительных деформаций во времени.

6. Предложен метод прогнозирования прочности пресс-бетона в тоннельной обделке и оценки несущей способности последней при снятии опалубки.

Практическое значение работы:

1. Разработанные методы определения прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона позволяют повышать эффективность и надежность решения задач при проектировании и оценке несущей способности конструкций.

2. Впервые экспериментальным путем установлен факт возникновения деформаций распрессовки при сбросе опрессовочного давления, приводящих к изменению величины собственных деформаций бетона, твердевшего под давлением и характера их протекания во времени. Установление указанных особенностей позволяет более точно оценить потери предварительного напряжения в предварительно напряженных конструкциях, вызванные собственными деформациями такого бетона.

3. Впервые установлена связь между величиной опрессовочного давления и мерой ползучести виброгидропрессованного бетона на щебне из шлака фосфорного производства и бетона на гранитном заполнителе. Показано, что виброгидропрессование способствует существенному снижению меры ползучести и, соответственно, потерь предварительного напряжения. Использование в качестве крупного заполнителя щебня из шлака фосфорного производства, имеющего более высокий, чем у гранита модуль упругости, приводит к снижению меры ползучести бетона и уменьшению потерь предварительного напряжения в напорных виброгидропрессованных трубах и повышению их трещиностойкости и водонепроницаемости.

4. Установлены физико-механические характеристики шлака фосфорного производства, позволяющие " оценивать его качество как крупного заполнителя для обычного и прессованного бетона. Использование такого заполнителя в бетоне позволило расширить ресурсы применения в регионе местных строительных материалов из числа отходов промышленных предприятий.

5. Впервые, путем проведения комплексных экспериментально-теоретических исследований установлены физико-механические характеристики виброгидропрессованного бетона и закономерности их изменения при изменении режима прессования. Полученные результаты могут быть использованы при разработке нормативных документов в разделе «Показатели качества бетона и их применение при проектировании».

6. Результаты проведенных исследований позволили разработать и выпустить (с участием автора) ряд технических условий: ТУ 65.280-79 «Щебень из шлака фосфорного производства для бетона напорных виброгндропрессованных труб»; ТУ 65.280-85 «Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные из бетона на щебне из шлака фосфорного производства»; ТУ 65.519-85 «Ригели железобетонные на щебне из шлака фосфорного производства для зданий административно-бытового назначения»; ТУ 65.520-85 «Колонны железобетонные для зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства»; ТУ 65. 517-85 «Плиты покрытий железобетонные ребристые предварительно напряженные размером 6x3 м для покрытий производственных зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства».

Результаты исследований использованы при написании автором учебного пособия «Строительные конструкции и здания на железнодорожном транспорте», рекомендованного учебно-методическим объединением для вузов железнодорожного транспорта. Кроме того, полученные данные используются при чтении лекций по дисциплине «Строительные конструкции».

Основные результаты работы, полученные лично автором и выдвигаемые на защиту: технологические принципы формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона; основные закономерности физико-химических процессов структурообразования прессованного цементного камня;

- закономерности изменения физико-механических характеристик исходного бетона в зависимости от режима прессования; результаты экспериментальных исследований деформаций распрессовки, возникающих при сбросе опрессовочного давления с затвердевшего под давлением бетона;

- закономерности изменения деформаций усадки и ползучести виброгидропрессованного бетона в зависимости от величины опрессовочного давления;

- методы расчета потерь предварительного напряжения и трещиностойкости напорных труб и оценки несущей способности тоннельных обделок на момент распалубки.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 научных работ, в том числе две монографии, получено одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, библиографического списка из 195 наименований. Общий объем диссертации 326 страниц, включая 114 рисунка, 43 таблицы и 6 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Систематизированы и развиты теоретические и практические аспекты формирования прочностных и деформативных характеристик прессованного бетона. Установлена связь между режимом прессования и характеристиками бетона, используемыми при проектировании конструкций.

2. Установлено, что прессование бетона при формовании конструкций приводит к значительному изменению свойств исходного бетона. Основными факторами, существенно влияющими на физико-механические свойства цементного камня и бетона при прессовании, являются: режим прессования, характеризующийся величиной опрессовочного давления; продолжительность прессования и условия твердения (естественные или термическая обработка).

3. Развито представление об области рационального использования технологии прессования бетона, с точки зрения максимального использования его потенциальных прочностных характеристик. Она находится в интервале опрессовочного давления составляющего 15.20 МПа и продолжительности прессования от 2-х до 7-ми часов. Дальнейшее увеличение опрессовочного давления и продолжительности прессования не только не приводят к повышению прочности, но даже способствует её снижению.

4. Установлено, что при продолжительности прессования от 15 сек до 24 часов основной прирост прочности как цементного камня, так и бетона достигается при длительности прессования порядка 15 минут. Прирост прочности при такой продолжительности прессования составляет порядка 60% от их максимального значения.

5. Показателем чувствительности цементного камня и бетона к увеличению прочности при прессовании является коэффициент упрочнения, представляющий собой отношение прочности прессованного бетона (цементного камня) к прочности исходного бетона (цементного камня).

Установлено, что коэффициент упрочнения имеет максимальное значение на начальном этапе твердения, затем постепенно снижается, асимптотически приближаясь, примерно через 20-ть дней твердения, к своему конечному значению. Снижение коэффициента упрочнения является следствием возникновения внутренних напряжений, вызванных ростом кристаллов. Эти процессы в прессованном цементном камне протекают быстрее, чем в исходном, и способствуют к некоторому сближению прочности прессованного и исходного цементного камня во времени.

6. Впервые теоретически обоснован и экспериментально подтвержден факт возникновения деформаций распрессовки в момент снятия опрессовочного давления с затвердевшего бетона. Возникновение указанных деформаций вызывает появление в бетоне начального напряженного состояния, способствующего снижению структурных напряжений, возникающих в бетоне при его твердении.

7. Деформации распрессовки, накладываюсь на усадочные, изменяют привычный для обычного бетона характер протекания собственных деформаций. Образцы из прессованного бетона некоторое время после распалубки увеличиваются в объеме, вместо уменьшения, как это имеет место для обычного бетона. Величина деформаций распрессовки зависит от интенсивности прессования.

8. Впервые, путем проведения комплексных исследований, получены физико-механические характеристики виборопрессованного бетона на щебне шлака фосфорного производства и на гранитном заполнителе, необходимые для расчета напорных труб с учетом фактических свойств бетона. Установлено, что при твердении бетона по режиму, используемому при изготовлении напорных виброгидропрессованных труб, прочностные и деформативные характеристики исходного бетона претерпевают значительные изменения: прочность при сжатии увеличивается более чем в 1,5 раза, при растяжении — в 1,25 раза, модуль упругости в 1,35 раза, предельные деформации - в 1,3 раза. Предложены способы прогнозирования этих характеристик. При использовании в качестве крупного заполнителя шлака фосфорного производства прочность бетона при сжатии практически равна прочности такого же бетона на гранитном заполнителе, а прочность при растяжении увеличивается на 10%, модуль упругости повышается примерно на 10%, а предельные деформации такого бетона несколько меньше и составляют 180x10"5 относительных единиц.

9. Установлено, что величина усадочных деформаций вибропрессованного бетона значительно меньше аналогичных деформаций обычного бетона. Снижение указанных деформаций обусловлено физико-химическими процессами, происходящими при уплотнении бетона. При прессовании бетона происходит уменьшение пористости цементного камня, снижается степень гидратации, увеличиваются плотность и модуль упругости. В совокупности все вышеперечисленные факторы приводят к снижению усадочных деформаций вибропрессованного бетона. Применение в качестве крупного заполнителя для вибропрессованного бетона шлака фосфорного производства с более высоким, чем у гранита, начальным модулем упругости, способствует некоторому снижению усадочных деформаций.

10. Впервые определена зависимость между величиной опрессовочного давления и конечными деформациями ползучести. Установлено, что деформации ползучести в значительной степени зависят от величины опрессовочного давления. Связь между величиной опрессовочного давления и мерой ползучести носит экспоненциальный характер. При изменении опрессовочного давления до 3 МПа, наблюдается интенсивное снижение меры ползучести, при последующем же увеличении опрессовочного давления на 100% (от 3 до 6 МПа) скорость снижения меры ползучести заметно замедляется. Деформации ползучести вибропрессованного бетона на основе термофосфорных шлаков ниже, чем такого же бетона на гранитном заполнителе.

11. Предложен метод расчета потерь предварительного напряжения в напорных трубах, основанный на учете фактических свойств вибропрессованного бетона и характера протекания его длительных деформаций во времени. С учетом фактических потерь предварительного напряжения скорректирована методика расчета трещиностойкости напорных виброгидропрессованных труб. Величина потерь предварительного напряжения в арматуре, вычисленная по предлагаемой методике, удовлетворительно согласуется с результатами, полученными экспериментальным путем.

12. В целом, опыт выпуска напорных труб из бетона на щебне из шлака фосфорного производства на заводе ЖБИ-7 г. Самара показал, что напорность таких труб выше, чем труб из бетона на гранитном заполнителе.

13. Установлено, что при твердении бетона по режиму, принятому при возведении монолитных пресс-бетоных обделок, прочность исходного бетона повышается в 1,3. 1,5 раза. Выявлено, что использование в качестве крупного заполнителя в пресс-бетоне шлака фосфорного производства не приводит к снижению прочности и долговечности последнего, а несущая способность монолитной обделки из пресс-бетона на шлаковом щебне не ниже несущей способности обделки из пресс-бетона на гранитном заполнителе.

14. Предложен метод прогнозирования прочности пресс-бетона тоннельной обделки и оценки её несущей способности. Доказано, что прочность пресс-бетона в обделке, с достаточной для практического применения точностью, можно оценивать по результатам испытания стандартных образцов-кубов с последующим умножением результатов на коэффициент упрочнения. Указанный коэффициент устанавливается до начала возведения обделки в зависимости от свойств составляющих бетона и режима уплотнения бетона в обделке, который в процессе сооружения обделки корректируется.

15. Путем математического моделирования проведен численный эксперимент с использованием ПК «Лира 9.2» для оценки напряженного состояния окружающего обделку массива грунта и самой обделки в процессе ее возведения. Установлено, что величина начальных напряжений, возникающих в грунте при прессовании бетона, по мере движения щита в сторону забоя снижается. Тоннельная обделка в момент снятия опалубки остается нагруженной остаточными сжимающими напряжениями окружающего массива грунта, напряжения в самой обделке по всей толщине остаются также сжимающими.

1. Абрамович H.A. Повышение долговечности коллекторов водоотве-дения водоснабжения// Водоснабжение и санитарная техника. 1986. - №4. -с. 24-25.

2. Александровский C.B. Расчет бетонных железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1973.

3. Ананенко A.A. Экспериментальные данные об усадке и ползучести вибропрессованного бетона с крупным заполнителем. /Тр. НИИЖТ. Вып. 59 .- М.: Из-во «Транспорт», 1966.

4. Ананенко A.A. Прочность и деформативность вибропрессованного бетона при статическом загружении. /Тр. НИИЖТ. Вып. 66. Новосибирск, 1967.

5. Айвазов Ю., Горленко А. Расчет обделок и монолитно-прес-сован-ного бетона//Метрострой. 1979. - №7.- С. 9-11.

6. Аркелян A.A. Объемное прессование крупных блоков. Доклады АН Арм.ССР. 1959. t.XXVIII. - №2.

7. Арбузова Т.Б., Сухов В.Ю., Рябова М.В. Технология композиционных прессованных материалов общестроительного и специального назначения // Строительные материалы. 1998. - №8. - С. 10-12.

8. Архангельский М.М., Джинчарадзе Д.И., Курисько A.C. Расчет тоннельных обделок. -М.: Строиздат, 1969.

9. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести. — М.: Гостехтеоретиздат, 1952.

10. Ю.Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981.

11. П.Ахвердов И.Н., Смольковский А.Е., Скочелас В.В. Моделирование напряженного состояния бетона и железобетона. Минск, 1973.

12. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. М., 1961.

13. И.Бабич Е.М., Блаженин И.И., Макаренко Л.П. Прочность бетона, твердеющего при трехосном сжатии // Бетон и железобетон. 1966. - №7.

14. М.Бабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П.Г. Струк-турообразование и разрушение цементных бетонов. Уфа: ГУП Уфимский полиграф, комбинат, 2002.

15. Бартошевич А .Я. Исследование структурно-механических свойств бетонной смеси, уплотненной прессованием и вакуумированием. Канд. дис., Минск, 1973 г.

16. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1978.

17. Берг О .Я., Щербаков E.H., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон.- М.: Стройиздат, 1971.

18. Берг О.Я. Физические основы .теории прочности бетона и железобетона. М., 1962.

19. Беликов В.А., Яворский И.Д. Внецентренное сжатие колонны из мелкозернистого бетона, твердеющего под давлением // Бетон и железобетон. 1986. - №8.-С. 6-7.

20. Беспаев A.A., Курбаев М.К., Женсеитова И.Ф. Использование щебня из шлаков фосфорного производства в железобетонных элементах // Бетон и железобетон. — 1974. №2.

21. Блюмберг В.В. Монолитный пресс-бетон в строительстве коммунальных тоннелей // Водоснабжение и санитарная техника. — 1974. -№3.

22. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Харьков, 1968.

23. Бондаренко В.М., Бондаренко C.B. Нелинейные методы нелинейной теории железобетона. — М.: Стройиздат, 1982.

24. Бугаева О.В. Проектирование обделок транспортных тоннелей //Труды ЛИИЖТ.- Вып. I 1966. - С. 19-28.

25. Будапов H.A. Расчет железобетонных конструкций с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1949.

26. Букассов А.Г., Мчедлов — Петросян О.П. О раннем нагружении растворов. Труды совещания по химии цементов. 1956 г.

27. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1982.

28. Бутенко С.А. Особенности работы сжатых железобетонных элементов из бетона, твердеющего под давлением. Автореферат дис. канд. техн. наук./ ЛИСИ. Л., 1983.

29. Бутт Ю.М., Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. М., 1961.

30. Васильев А.П., Мурашкин Г.В., Матков Н.Г., Бутенко С.А., Афанасьев И.В. Колонны из бетона, твердеющего под давлением // Бетон и железобетон. 1983.- №11.

31. Викторов A.M. О сцеплении камня с цементным раствором // Бетон и железобетон. 1958. - №2.

32. Волков Ю.С. Изготовление панелей методом прессования по системе ТОУ КОН (Англия) // Бетон и железобетон.-1972. - №3.

33. Гансен Г. Ползучесть и релаксация напряжений в бетоне. М., 1963.

34. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения. Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены» АО «ЦНИИС», 1996.

35. Глуховский В.Д., Руднова Р.Ф., Максунов С.Е. Вяжущие и композитивные материалы контактного твердения. Киев: Вища школа, 1991.-243с.

36. ГОСТ 12586-74. Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные. М., 1974.

37. Голышев А.Б. Расчет предварительно-напряженных железобетонных конструкций с учетом длительных процессов. М., Стройиздат, 1964.

38. Голышев А.Б., Сеськин И.Е. Потери предварительного напряжения в напорных вибропрессованных трубах // Железобетонные конструкции / КГУ. Куйбышев. - 1984. - С.32-44.

39. Гордон С.С. Структура и свойства тяжелых бетонов на различных заполнителях. М., 1969.

40. Горчаков Г.И. Прогнозирование стойкости бетона //Коррозия бетона и повышение долговечности железобетонных конструкций. — Ростов на-Дону: Стройиздат, 1985. -С. 30-33.

41. Гринев A.A., Дорман И.Н., Афендиков JI.C. Исследование вопросов технологии возведения и статистической работы тоннельных обделок из монолитно прессовочного бетона / Сб. науч. трудов, В45. Под ред. H.A. Губанкова. - М.: Транспорт, 1971. - 144с.

42. Давыдов С.С. Расчет и проектирование подземных конструкций. -М.: Стройиздат, 1950.

43. Десов А.Е. Некоторые вопросы структуры, прочности и деформативности бетонов. М., 1966.

44. Десов А.Е. Вибрирование, вибропрессование и внутреннее вакуумирование пустотных элементов // Технология и свойства бетонов. В сб.докладов/АСиА СССР, НИИЖБ.- 1957г. •

45. Енукашвили И.Р. Исследование технологии и свойств виброгидропрессованного бетона: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тбилиси, 1973.

46. Ермаков Г.И., Сеськин И.Е., Мурашкин Г.В. Исследование свойств шлака фосфорного производства как заполнителя для бетона. //Железобетонные конструкции. Экспериментально — теоретические исследования: Сб. тр. / КГУ.- Куйбышев, 1977. С. 109.118.

47. Ермаков Г.И. Виброгидропрессованные трубы из бетона на фосфорном щебне. Автореф. дис.канд.техн. наук. Куйбышев, 1978.49.3айцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методом линейной механики разрушения. М.: Стройиздат, 1982.

48. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей. — М.: Высшая школа, 1991.

49. Иванов Ф.М., Любарская Г.В. Коррозия бетона в растворах сульфатов различной концентрации // Коррозия бетона и повышение долговечности железобетонных конструкций. Ростов на-Дону, 1985. -С. 3441.

50. Иванов Ф.М., Любарская Г.В. Чехний Г.В. Исследование сульфатостойкости бетонов в сульфатно-карбонатных агрессивных средах// Коррозийная стойкость бетона и железобетона в агрессивных средах. — М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1984. С. 32-40.

51. Ицкович С.М. Заполнители для бетона. — М.: Высшая школа, 1972.

52. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М., 1969.

53. Катунцевский О.Г., Кузьмин Е.Д. Влияние продолжительности прессования цементно-песчаных смесей на конечную прочность песчаного бетона // Строительные материалы и изделия.- Киев, 1965.- Bbin.IV.

54. Кереселидзе Г.В. Распределение давления в свежем бетоне при воздействии монолитно-прессованных бетонных обделок тоннеля. Автореф. канд. дисс. Тбил.-1970г.

55. Кравченко И.В., Власова М.Т., Юдович Б.Э. Высокопрочные и особо быстротвердеющие портландцементы. М.: Стройиздат, 1971.

56. К расчету монолитно-прессованной обделки тоннелей /Л.С. Афендиков, Я. И. Маренный, А.И. Семенов, К.Д. Троицкий: Сб.научн.тр./ЦНИИС.- 1970. Вып. 31. - С. 4-13.

57. Комелов Ю.А. О конструкциях и технологии сооружения обделок, обжатых в породу // Метрострой. — 1975. №2. С.9-11.

58. Комохов П.Г. Некоторые предпосылки физической теории разрушения бетона. Сб. тр./ЛИИЖТ. Л., 1975, вып. 382.

59. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев, Е.А. Гузеев. М.: Стройиздат, 1980. — 414с.

60. Коррозийная стойкость бетона и железобетона в агрессивных средах. М.: НИИЖБ, 1984. - С. 87.

61. Корольков В.Н. К расчету монолитно-прессованных обделок // Транспортное строительство, — 1966. №10. — С. 11. 12.

62. Красильников К.Г., Никитина Л.В., Скоблинская H.H. Физико-химия собственных деформаций цементного камня.- М.: Стройиздат, 1980.

63. Красильников К.Г., Скоблинская H.H. Физико-химическая природа влажностных деформаций цементного камня. Ползучесть и усадка бетона. Материалы по проблемам ползучести и усадки бетона. М.: 1969.

64. Ларионова З.М. Формирование структуры цементного камня в бетоне. М.: Стройиздат, 1971.

65. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Таршин В.Ф. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. М., 1977.

66. Ларионова З.М., Виноградов Б.Н. Петрография цементов и бетонов. М.: Строиздат, 1974.

67. Лещинский М.Ю. Испытания бетона. М.: Стройиздат, 1980.

68. Лермит Р. Проблемы технологии бетона. М.: Госстройиздат, 1959.

69. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Стройиздат. - 1961.

70. Лившиц Я.Д. Расчет железобетонных конструкций с учетом влияния усадки и ползучести бетона. Киев: Вища школа, 1976. - С.280.

71. Лоховицкий Г.З. Теория виброгидропрессованного бетона // Бетонные и железобетонные конструкции: Сб. тр. / ТНИСГЭИ. Тбилиси, 1948.

72. Любимова Т.Ю. Особенности кристаллизационного твердения минеральных вяжущих веществ в зоне контакта с различными твердымифазами (заполнителями). // Физико-химическая механика дисперсных структур. М: Наука, 1966. - С.268-280.

73. Лычев A.C., Дмитриев В.В. Статистическая обработка опытных данных и планирование эксперимента К.Г.У. Куйбышев, 1977.

74. Маренный А.И. Тоннельные обделки из обжатого монолитного бетона. — М.: Оргэнергострой. 1963.

75. Маренный А.И. Тоннели с обделкой из монолитно-прессованного бетона. М.: Транспорт, 1985.-271 с.

76. Методические рекомендации по исследованию усадки и ползучести бетона. М., 1975.

77. Методические рекомендации по расчету напряженного состояния железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом ползучести и усадки. М., 1987.

78. Миронов Г.И. Прочность прессованного бетона при растяжении // Бетон и железобетон.-1969. №8.

79. Мощанский H.A. Влияние структуры бетона на стойкость его во времени // Коррозия бетона и меры борьбы с ней: Тр. конф. М.: Изд. АН СССР. - 1954.- С. 63-73.

80. Мохова М.Л. Исследование некоторых причин упрочнения бетона, нагруженного в раннем возрасте. Дисс. на соиск. канд. техн. наук: Ленинград, 1968г.

81. Мохова М.Л. К вопросу о раннем нагружении бетона // Тр. / ЛИИЖТ.-№287.- 1969.

82. Мощанский H.A. Повышение стойкости строительных материалов, работающих в условиях агрессивных сред. М., 1962.

83. Мурашкин Г.В., Мочалов Д.П., Гордеев В.П. Изменение пористости цементного камня, обработанного давлением в период твердения // Реферативный сборник. М.: Стройиздат. - 1978. - №12.

84. Мурашкин Г.В., Сеськин И.Е. Установка для испытания образцов на длительную прочность при сжатии //A.c. № 1608490.

85. Мурашкин Г.В. Некоторые особенности формирования структуры и деформирования бетонов, твердеющих под давлением // Железобетонные конструкции: Межвузовский сб. научн.статей / КГУ. Куйбышев, 1979.

86. Мурашкин Г.В. К вопросу о длительности приложения давления в физико-химических процессах твердеющего бетона // Железобетонные конструкции: Межвуз.сб.науч.статей. Куйбышев: КГУ, 1984. — С.5-20.

87. Мчсдлов-Петросян О.П., Бунаков А.Г., Воронцов Е.А. Влияние раннего нагружения на прочность цементных растворов // Строительные материалы, изделия и конструкции. 1956.- №6.

88. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988.

89. Новопашин A.A., Ермаков Г.И. Свойства бетона на заполнителях из шлака фосфорного производства // Бетон и железобетон. 1983. - №5.

90. Новое в проектировании бетонных и железобетонных конструкций. Под ред. А.А.Гвоздева. М.: Стройиздат, 1978.

91. Новое о прочности железобетона / Под ред. К.В. Михайлова. М.: Стройиздат, 1977.

92. Окороков С.Д. Зависимость сульфатостойкости цементов от минералогического состава клинкера и природы пуццоланизирующейдобавки // Коррозия бетона и меры борьбы с ней.: Тр. конф. М. Изд. АН СССР. 1954. - С.165 - 177.

93. Осетинский Ю.В., Подвальный A.M. О выборе модели для расчета собственных напряжений в бетоне // Механика композитных материалов. — 1982. №5. — С.789-795.

94. Патуроев В.В. и др. Изготовление полимерных изделий методом прессования. В сб. НИИЖБ. Исследование бетонов с применением полимеров, 1980.

95. Ползучесть и усадка бетона и железобетона / Под ред. Александровского C.B. М.: Стройиздат, 1976.

96. Проблемы ползучести и усадки бетона / Материалы Второго Всероссийского совещания. Ереван, 1974.

97. Проблемы ползучести и усадки бетона. Материалы Второго Всероссийского совещания, подготовленные к печати ЦНИИС Минтранстроя СССР / Под. ред. проф. О.Я. Берга. М., 1974.

98. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций / Под ред. С.В.Александровского. М.: Стройиздат, 1976.

99. Полак А.Ф. Твердение мономинеральных вяжущих веществ. -М., 1966.

100. Полак А.Ф., Яковлев В.В., Латыпов В.М. Механика и кинетика коррозионного поражения бетона в жидких средах // Изв. ВУЗов. — М.: Строительство и архитектура. 1982. - №1. - С. 56.

101. Поляков Л.П. И др. Железобетонные конструкции из бетона на фосфорном щебне. Киев: Будивельник, 1974.

102. Попов А.Н., Ционский А.Д., Хрипунов В.А. Производство железобетонных напорных виброгидропрессованных труб. М.: Стройиздат, 1979.

103. Прочность, структурные изменения и деформации бетона / Под ред. А.А.Гвоздева. М., 1978.

104. Прочность и деформативность железобетонных конструкций. Под ред. Л.П. Полякова и А.Я. Барашикова. — Киев: Будивельник, 1978.

105. Прокопович И.Е. Основы прикладной теории ползучести. — Киев: Вища школа, 1978.

106. Прокопович И.Е., Зетденидзе В. А. Прикладная теория ползучести. — М.: Стройиздат, 1980.

107. Повышение стойкости бетона при воздействии агрессивных сред / Под ред. В.М. Москвина и Ю.А. Савиной. М.: Стройиздат, 1975

108. Ратинов В. Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1989.

109. Ратинов В.Б., Иванов Ф.М. Химия в строительстве. М.: Стройиздат, 1969.

110. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966. - С. 3-5.

111. Рекомендации по экспериментальному определению деформаций усадки и ползучести бетонов. Киев: НИИСК, 1974.

112. Рейнсдорф С. Свойства тяжелого бетона, твердеющего под давлением. Доклады РИЛЕМ. -М.: Стройиздат, 1964.

113. Ржаницын А.Р. Теория ползучести. М.: Стройиздат, 1968.

114. Родин В. И. Расчет обделок тоннелей из монолитно — прессовочного бетона // Метрострой. 1966. - №5. - С.25.

115. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат,1969.

116. Прокопович A.A. Прочность и жесткость железобетонных элементов кольцевого сечения, работающих на кручение // Сб.тр. Железобетонные конструкции. Экспериментально-теоретические исследования. Куйбышев, 1977

117. Руководство по применению монолитно — прессованного бетона для обделок гидротехнических тоннелей. М.: Оргэнергострой, 1976

118. Руководство по проектированию гидротехнических туннелей / Гидропроект им. С.Я. Жука. М.: Стройиздат, 1982. - 287 с.

119. Руководство по расчету и проектированию железобетонных напорных предварительно напряженных труб. М.: Стройиздат, 1977 (Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона Госстроя СССР НИИЖБ). - 38с.

120. Саталкин A.B. Исследование свойств прессованного бетона. — M.: ВСНХ СССР, Союзстрой , 1938.

121. Саталкин A.B. Раннее нагружение бетона и его практическое применение / Шестая Ленинградская конференция по бетону и железобетону: M.: Стройиздат, 1971.

122. Саталкин A.B., Сенченко Б.А. Раннее нагружение бетона и железобетона в метростроении. М.: Автотрансиздат, 1956.

123. Саталкин A.B., Сенченко Б.Н., Комохов П.Г. Уплотнение бетонных и тонкомолотых смесей методом вибропрессования и проката // Высокопрочные бетоны: Сб. тр. ЛИИЖТ. Л.: 1962. - Вып. 200.

124. Светлов Г.М., Пецольд Г.М. Прочность и деформативность бетона, нагруженного в раннем возрасте // Изв. АН. БССР. -1965. №1. (серия физико-технич. наук).

125. Славинский В.А. Новый тип облицовок тоннелей, основанный на принципе обжатого породой бетона // Гидротехническое строительство, 1937.

126. Сеськин И.Е., Эсмонт В.А., Мурашкин Г.И. Деформативность бетона, твердеющего под давлением // Железобетонные конструкции: Сб.тр. / КГУ. Куйбышев, 1979. - С. 16-32.

127. Сеськин И.Е. Потери предварительного напряжения в напорных виброгидропрессованных трубах из бетона на шлаковом щебне фосфорного производства, их трещиностойкость и водонепроницаемость: Автореф. дис. канд. техн. наук: НИИСК. Киев, 1983.

128. Сеськин И. Е. Свойства виброгидропрессованного бетона на щебне из фосфорного шлака // Бетон и железобетон. 1985. - №11. - С. 22-23.

129. Сеськин И.Е., Краснов В.В., Петров Б.И. Метод определения прочности пресс бетона в монолитной обделке коллекторных тоннелей // Шахтное строительство - 1987. - №4. - С.21-22.

130. Сеськин И.Е., Лукоянчева Т.П., Фомин A.B. Тоннельная обделка из монолитного пресс-бетона с использованием термофосфорных шлаков // Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении: Всесоюз. конф. Белгород. — ч. I, 1989.

131. Сеськин И.Е., Жильцов O.A., Веремеенко О.Ю. Исследование работы тоннельной обделки из монолитного пресс бетона, сооруженной под железнодорожной магистралью // Шахтное строительство. 1989. - №6. - С. 20-22.

132. Сеськин И. Е., Борцова Г.В., Пычин Г.В. Конструкции на основе термофосфорных шлаков // Бетон и железобетон. 1989. - №9. - С. 23.24.

133. Сеськин И.Е., Лукоянчева Т.П. Прочность цементного камня, твердеющего под давлением. Депонированная рукопись. Библиографический указатель, 1989.-Вып.2.

134. Сеськин И.Е., Лукоянчева Т.П. Долговечность тоннельной обделки из монолитного пресс- бетона на основе ЭТФ шлаков // Бетон и железобетон. 1993. - №8. - С. 25.27.

135. Сеськин И.Е. Использование фосфорных шлаков для производства строительных материалов и конструкций // Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте. — Самара.- СамИИТ. С.34-49.

136. Сеськин И.Е. Конструкции из обычного и уплотненного давлением бетона на основе ЭТФ шлаков. Самара: СамГАПС, 2004.

137. Сеськин И.Е., Сухов В.Ю. Особенности структурообразования прессованных строительных материалов / Строительный вестник Российской инженерной академии: Изд-во Российской инженерной академии. — М., 2005. Вып.6. - С. 146-153.

138. Сеськин И.Е. Особенности структурообразования цементного камня, уплотненного прессованием / Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте: сб. научн. тр. Вып.З. - Самара: СамГАПС, 2005.- С. 4-18.

139. Сеськин И.Е. Формирование прочности бетона, твердеющего под давлением / Повышение надежности и долговечности зданий и сооружений на железнодорожном транспорте: сб. научн. труд. — Вып.З. -Самара: СамГАПС, 2005. С.23-32.

140. Серых P.JL, Пахомов В.А. Конструкции из шлакощелочных бетонов.- М.: Стройиздат, 1988.

141. СНиП 2.03.01 84. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. -М., 1984. . .

142. СНиП 2.06.09-84 Тоннели гидротехнические /Госстрой СССР. -М., 1984.

143. Состав, структура и свойства цементных бетонов / Под ред. Г.И. Горчакова. М.: Стройиздат, 1976.

144. Соломатов В.И., Селяев В.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. — М.: Стройиздат, 1987.

145. Сытник В.А., Иванов Ю.А. Результаты экспериментальных исследований прочностных и деформативных характеристик бетонов марок 600-1000.-Киев, 1966. . .

146. Сулейманов С.Т. Основные результаты и задачи научных исследований по комплексному использованию фосфорных шлаков дляпроизводства строительных материалов // Комплексное использование минерального сырья. 1979.-№5.

147. Тахиров М.К. Бетоны с добавкой ацетоноформальдегидных смол.- М.: Стройиздат, 1988.

148. Технический справочник железнодорожника. Том 4. Искусственные сооружения: Государственное транспортное железнодорожное издательство. М., 1951.

149. Технические указания по возведению монолитно — прессованных бетонных обделок тоннелей при щитовой проходке: ВСН 146-68.-М., 1968.

150. Технические указания по возведению монолитно — прессованных бетонных обделок тоннелей при щитовой проходке: ВСН 14648. Минтранстрой СССР. -М., 1969.

151. Технические условия (ТУ 65.280-79). Щебень из шлака фосфорного производства для бетона напорных виброгидропрессованных труб (с изменением № 1).

152. Технические условия (ТУ 65.281-85). Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные из бетона на щебне из шлака фосфорного производства.

153. Технические условия (ТУ 65.519-85). Ригели железобетонные на щебне из шлака фосфорного производства для зданий административно — бытового назначения.

154. Технические условия (ТУ 65.520-85). Колонны железобетонные для зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства.

155. Технические условия (ТУ.65.518-85). Панели железобетонные многопустотные, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства для перекрытий зданий и сооружений.

156. Технические условия (ТУ 65.517-85). Плиты покрытий железобетонные ребристые предварительно напряженные размером 6x3 мдля покрытий производственных зданий, изготавливаемые из бетона на щебне из шлака фосфорного производства.

157. Троцкий К.Д., Мачавариани И.Ш. Дисперсно-армированный бетон, уплотняемый прессованием // Метрострой. — 1978. №4. — С. 18-19.

158. Тупов Н.И., Жансеитов Н.Р. Прочность и деформативность тяжелого бетона на щебне из фосфорного шлака // Бетон и железобетон. -1972.-№2.

159. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссср М.И. Структура и свойства цементных бетонов.- М.: Стройиздат, 1979.

160. Шестоперов C.B. Долговечность бетона транспортных сооружений. М., 1966.

161. Федынин Н.И., Диамант М.И. Высокопрочный мелкозернистый шлакобетон. М.: Стройиздат, 1975. - С. 176.

162. Фрейсинэ Е. Переворот в технике бетона. ОНТИ, 1938.

163. Улицкий И.И. Определение величины деформаций ползучести и усадки бетона. Киев: Гостехиздат УССР, 1950.

164. Улицкий И.И., Чжан Чжун-яо, Голышев А.Б. Расчет железобетонных конструкций с учетом длительных процессов. Киев, 1960.

165. Хигерович М.И. Физико-химические и физические методы исследования строительных материалов. -М.: Высшая школа, 1968.

166. Химия цементов / Под редакцией Х.Ф.У. Тейлора. М., 1969.

167. Холмянский М.М. Деформативность и прочность // Бетон и железобетон: М. : Стройиздат, 1997.

168. Ходов В. А., Иванов В. А. Новая технология возведения монолитно-прессованных бетонных тоннелей // Транспортное строительство. 1980 - №6. - С.11-13.

169. Хубова Н.Г. Исследование влияния структуры бетона на напряженно-деформативное состояние бетонных конструкций: Автореферат, дис. канд. техн. наук. — 1974.

170. Чуйкин А.Е. Структура, прочность и долговечность материалов на основе прессованных цементных композиций. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. — Самара, 2000.

171. Ционский АЛ. Физико-механические показатели виброгидропрессованного бетона.: В сб. Расчет и технология изготовления железобетонных труб. М., 1969.

172. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона. Тбилиси, 1963.

173. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для строит.вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк!, 1983. — 288с.

174. Элбакидзе М.Г., Енукашвили И.Р. Прессование и вибропрессование цементного теста, раствора и бетона / Известия ТНИИСГЭИ, т.21, 1971.

175. Юнг В.М., Бутт Ю.М., Журавлев В.Ф., Окороков С.Д. Технология вяжущих веществ. М., 1952.

176. Яшин А.В. Теория прочности и деформаций бетона с учетом его структурных изменений и длительности нагружения // Новые исследования элементов железобетонных конструкций при различных предельных состояниях. — М., 1982.

177. Rou D.M. Conda G.R. High Strenght Generation in Cement Pastes.-Cement and Congrete Res.-1973.

178. Feldman R., Sorption and length change scanning isotherms of methanol and water on hydrated portland cement. Proceedings Fifth International Symposium on the Chemistry of Cement Held in Tokyo. Part 3, v. 3, 1968.

179. Feldman R., Sereda P. A new model for hydrated Portland cement and its practical implications, Engineering Journal, v. 53, N 8/9, 1970.

180. Becker H., Macinis C. A theoretical method for predicting the shrinkage of concrete. Journal ACI, Proc. v. 70, N 9, 1970.

181. Hansen Т., Mattock A. Influence of size and shape of member on the Shrinkage and creep of Concrete. Journal ACI, Proc. v. 63, № 2, 1966.

182. Carlson R. Drying shrinkage of concrete affected by many factors. Proc. ASTM, v. 38, p. II, 1938.

183. Taylor W. Cement and Concrete Manufacture, 1966.

184. Roper H. Cement past shrinkage relationship to hydration. Youngs' modulus and concrete shrinkage. Proceedings Fifth International Symposium on the chemistry of Cement. The Cements Associations of Japan. Tokyo, 1969.

185. Hummel A., Wesche R., Brand W. Der Einslyss der Zementart des Wasser Zement Verhältnisses und des Belastungsalters auf des Krieches von Beton. Deutsche Ausschluss fur Stahlbeton, H. 146, Berlin, 1962.

186. Rfisch H., Kordina K. Hilsdorf H. Characterss der Luschlage auf das Krieche von Beton. Deutsche Ausschuss für Stahlbeton. H. 146, Berlin, 1962.

187. Powers T. The thermodynamics of volume change and creep. Matherials and Structure, № 6, 1968.

188. Bazant Z. Constitutive equation for concrete creep and shrinkage based on thermodynamics of multiphase systems. Materials and structures, v. 3, N 13, 1970.

189. Wittman F. Surface tension, Shrinkage and Strength of Hardened Cement Paste. Materials and Structures, № 6, 1958.

190. Wittman F. Interaction of Hardened Cement Paste and Water. Journal of the American Ceramic Society, v. 56, № 8, 1973.