автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии бетонирования тонкостенных пространственных конструкций в условиях сухого жаркого климата

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им .В .В. Куйбышева

На правах рукописи Таги Эль-Дин Шарфи Дйррар

Ш 693.3:666.970

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНИРОВАНИЯ ТОНКОСТЕНШХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ СЯОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

05.23.08 - технология н организация прсшшгенного и гражданского строительства

А в то реферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Pa6oia выполнена на кафедре строительного производства Владимирского политехнического института

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Б.В.ГЕНЕРАЛОВ

Официальные оппоненты - доктор технических нау^ профессор

Н.Н.ДАНИЛОВ

- кандидат технических наук А.С.ДМИТРИЕВ

.едущая организация - ТСО "Владямирстрой"

Защита состоится "18 и мая 1993 г. в часов

на заседании специализированного совета Д 053.11.10 при Московском инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбишева по адресу: Москва, Шлюзовая наб., 8, ауд. № Z ,2 U

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт». Просим принять участие в защито и направить Ваш огзнв на диссертационную работу по адреоу: 129337, Москва, Ярославское шосое, дом 26, МИСИ, ученый совет.

Автореферат разослан Т"п апреля 1993 года

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБО*Ш'

Актуальность теш, Увеличение объемов строительства тонкостенных простршгственных конструкций в Судане, имеющих ряд существенных преимуществ, сдерживается отсутствием нормативной базы и комплексных научно-исследовательских работ, учитывающий специфические особенности возведения монолитных оболочек в условиях маркого лшшлата. Условия укладки и выдерживания определяют свойства бе«ша, экснлуатадиошие качества, затрата : сроки во-зведе-шя монолитных оболочек. Поэтому определенна параметров укладки (удобоукладоваемости бетонной смеси, Елагспотерь, усадки, интенсивности и последовательности бетонирования) и выдерживания (прочностных и деформативннх характеристик мелкозернистых, це-ментно-песчшшх и фибробетонов, собствешюго напряженного состоянии) монолитных оболочек во взаимосвязи с особенностями возведения в жарком климате является актуальной проблемой.

Цель работы. Определение параметров технологий бетонирования тонкостенных пространственных конструкций в условиях жаркого климата, обеспечиваодих повышение их аксплуатационных качеств.

Задачи исследовшпм:

- определение влияния температуры на подвижность бетонной смеси для тонкостенных конструкций;

- исследование влияния температуры, состава бетонной смеси и способа ухода на физико-механические свойства бетона;

- исследование влияния температуры, состава бетонной смеси и способа укладки на эксплуатационные качества щшпщрических оболочек;

- разработка технологии бетонирования тонкостенных пространственных конструкций. в условиях повышенной теюгературн и по-нтаетюй1 влажности;

- разработка рекомендаций, обеспечивающих выбор рациональной технологии бетошшоваш'л тонкостенных пространственшх конс-трущий в условиях повышенной температуры и пониженной влажности.

Наушую новизну работа составляют:

- тигчествешше значения полпрсности и влагопотерь бетонных смесей для тонкостенных конструкций в условиях жаркого климата;

- аналитические зависимости изменения физико-механических свойств и усадки бетона в условиях жаркого климата;

- методика оценки основных параметров укладки и выдерживания бе тот монолитных оболочек в жарких условиях;

- методика учета влияния состава бетонной смеси, температуры и способа укладки на эксплуатационные качества монолитных оболочек в жарких условиях;

- методика выбора рациональной технологии бетонирования тон костенных пространственных конструкций в условиях повышенной тем пературм и пониженной влажности;

. . - результаты технико-экономического анализа параметров бе~

> тонирования монолитных оболочек в жарком климате.

На защиту выносятся:

- методика выбора научно обоснованных параметров технологии бетонирования тонкостенных пространственных конструкций в услови ях повышенной температуры и пониженной влажности;

- результата исследования влияния температуры, состава бетонной смзси и способа ухода на строительно-технические свойства бетона;

- результаты исследования влияния температура, состава бе' тонной смеси и способа укладки на эксплуатационные качества цилиндрических оболочек;

- рациональная технология бетонирования тонкостенных пространственных конструкций в условиях повышенной температуры и пониженной влажности.

■ Практическая ценность заключается в определении параметров ' бетонирования монолитных оболочек в условиях жаркого климата с учетом особенностей возведения; в разработке методики оценки эксплуатационных качеств монолитной цилиндрической оболочки в жарких условиях; в разработке принципов и последовательности выбора параметров и проектирования рациональной технологии бетонирования монолитных оболочек з жарком климате.

Достоверность, результатов работы подтверждается методами статистической обработки опытных данных; выбором адекватных математических моделей зависимостей, полученных при реализации планов экспериментов; достаточным количеством опытных образцов; с сходимостью результатов; сопоставлениям с натурными исследованиями*

- 3 -

Апробация и публикация работа.

Основные результаты работа докладавались на научно-технических конференциях ВПИ (I98&-I993 гг. ). Основные положения диссертации опубликованы в 2 печатных работах.

Внедрение результатов работа. Разработка рациональной технологии^бетонирования монолитных оболочек осуществлялась по плану Министерства сельского хозяйства Республтсд Судан,и результаты исследований 'црннятн для использования в практике строительства в Судане монолитных пространственных конструкции Применение предложенных рациональных решений, способов и приемов уменьшает трудозатраты на 15 чел?ч на 100 мг поверхности свода пространственной конструкции; расход цемента и стоимости возведения на • 12—15/5; сроки готовности пространственной конструкция для после-дувдих работ при температуре 35°С...50°С сокращаются па 8... 16 суток.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит аз введения, 5 глав, общих-выводов, списка литературы. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста п содержит 48 таблиц а 42 рисунка. Список- литература содержит 127 ншп/.оновшгай. *

В петаой главе дан анализ опыта и факторов, влияющих на технология возведения тонкостеншх пространственных конструкций, , выявлены проблемы технологзш бетонирования тонкостенных пространственных конструкций в условиях жаркого климата й направления совершенствования технологии бетонирования.

Во второй главе приведены результата исследования влияния ^ условий и состава на процессы в твердеющем бетоне и методика проведения экспериментальных исследований, закономерности процессов при укладке бетонной смеси л применении шгаикообразукпщх веществ дащ. ухода за бетоном, значения влагопотерь при кЯ'рдеггаи, влияние состава и условий на усадку бетона и вывода по 2-й. главе.

Е^ третьей главе приведены закономерности становления физико-механических свойств мелкозернистых и цементно-иеочаных. бетонов, анализ влияния состава и условий твердения на ярочностше характеристики бетона, начатгйШй модуль упругости, особенности форсирования прочностных и деформатявткх характеристик мелкозернистых и цементно-песпоннх бетонов в жаркта условиях и выводи по 3-й главе.

. - 4 -

Глава 4 посвящена исследованию влияния параметров технологии бетонирования шнолнтшх оболочек па их эксплуатационные качества, методике моделирования процесса возведения и оценке напряжен-нохчэ состояния цилиндрической оболочки в зависимости от вида бетона, условий, интенсивности и последовательности бетонирования, сопоставлению расчетных данных с натуршкГэкспершонтом. Биводн по 4-й главе.

Глава 5 содержит рекомендации по рациональной технологии бетонирования монолитных оболочек в условиях сухого жаркого климата, принципам и последовательности 'выбора и обоснования материала для Тонкостенных просаранствешшх конструкций, назначения параметров укладки бетонной смеси, ввдермгошпиг бетона и ухода за нии. Определены техническая, экономическая и социальная эффективность рациональной технологии битешировангл пространетвеншх конструкций. Общие вывода. ;

СОДЕРЖА]!!® РАБОТЫ

Анализ положений норм различных стран но бетонированию монолитных оболочек показал, что не учитывается в стадии возведения в жарких условиях ряд' важшх факторов: влияния поношенной теше-ратуры я понижеш-jfl влажности на свойства мелкозернистых и цемен-•гао-песчаных бетонов, воздействие жаркого климата на процессы-структурообразования, усаику бетона, формирование собственного напряженного состояния конструкция в -зависимости от интенсивности а последовательности бетонирования. Вместе с, тем необходимо на всех этапах технологического процесса, начинал от подготовки ' исходных материалов и кончая выдерживаЗгаем, рационально использовать весь комплекс приемов и воздействий, приводящих к улучшению качества конструкции ускорен*:» ее возведения. Под рациональным применением тех или иных приемов и воздействий понимают научно обоснованное использование их в строго определенном сочетании . я последовательности с'учетом протекающих в данный момент физических и хсличаских процессов и превращений.

Анализ литературы дозволил выделить несколько групп факторов: определяете составом бетона, свойствами материалов, параметрами технологического процесса. ИсследоЕашш этих факторов применительно к монолитным оболочкам. с учетом технологических аспектов их возведения в адрких условиях не проводилось. На осно-

во нроведешюго анализа в работе били определены задачи•исследования.

Экспериментальные работы по выявлению особенностей процессов в твердепцем мелкозернистом бетоне, цешнтно-песчаиом бетоне дои 'армсцемента и фибробетоне, а таете закономерностей становления физико-механических характеристик этих бетонов проводились в лаборатории кафедры строительного производства Владимирского поли-теитл;1'аокого института. Для получёнля сопоставимых результатов били .приняты единообразные метода испытания образов, которые изготавливались из одинаковых штвриалов по одной и той яе технологии.

Й1лп смоделированы зри режима приготовления и выдер-ашания • образцов при температурах 20°С, 35°С, 50°С и влажности до 45%. За исключением температура 20°С, приготовление и выдерживание образцов производилось б специально созданной температурной каморе. Испытания проходили на 3, 7 и 28 сутки. Эксперимента проводились на трех видах бетона. Сбрии образцов изготавливались из бетонной смеси с соотношение?,! цемента, песка и щебхш и стальной фибрн: мелко зернисшй бетон: Ц:П:!Ц - 1:1,44:2,16; цементно-пес-чалый бетон: Ц:П - 1:3,Г; фибробетон: Ц:П:Щ:Ф - 1:1,8:1,3:0,21,-ири. водоцеыентном .отношении 0,5. В'качестве вяжущего был использован* портландцемент M4QÛ.

Для зсакдого состава измерялись выходные параметра, т.е. -свойства бетонной смеси и бетона:"подвижность, влагопотери, пористость, прочность на сжатие, прочность на растяжение, начальный модуль упругости и усадочные деформации.

Для каждого состава были ' составлены трехуровневые планы проведения экспериментов при .трех'факторах: количество перегрузок перед укладкой; температура при приготовление укладке, и выдерживании; способ вздершгвания (табл.1).

Таблица I

а

н/п

Фактора

1 Перегрузил

2 ■ Температура, °С

3 Способ выдержи-• ' ваши (углягтир).

Шгдеко

h

Хо Хо

+•1

Значение Фактора

0

J=L

. 3

'50

Укр.глеш-кояипой

2 35

I

20

Укр.плеп- укр.пес-кообр. ком глаТер„__

Для изучения, нелинейных зависимостей в широком диапазоне изменения факторов были пртенет планы второго порядка. В этом случае получают полнив квадратичные уравнения регрессии

У - в0 + В1Х1 + В^ + В3Х3 + Впх| + 3224 + В33Х3 + + В12Х1Х2 + Б13Х1Х3 + В23Х2Х3. (I)

В таблице 2 приведены рассчитанные по результатам эксперимен тов значения коэффициентов уравнений регрессии для трех составов бетона и 10 выходных параметров.&ла проведена проверка полученных уравнений регрессии на адекватность с доверительной вероятностью 0,95, Уравнения адекватны для принятого уровня доверительной вероятности.

При увеличении числа перегрузок и температура удобоуклада-ваемость бетонной смеси ухудшается на 3-15 %. Больше влияния'этих факторов на мелкозернистые к цементно-песчаные смеси и несколько меньше на фибробетоннута смесь.С увеличением температуры и количества перегрузок влаголотерь возрастают до 0,76; 0,94; 1,34% от вода затворегаш, соответственно, для фибробетона, мелкозернистого и цементно-песчаного бетона. .

Влагопотери при твердении зависят от состава бетона, способа состава ¡кладки поверхности е. температуры. Наиболее интенсивно теряется влага в первые 7 суток твердения. При выдерживании без укрытия теряется 44,4% влаги в течение 7 суток й 55,5$ в 2&-су-точноы возрасте. Нанесение на поверхность бетона пленкообразук;гдп; веществ СЛОВ) существенно снижает влагопотери.Эффективность ПОВ збвасит от их состава я продолжительности выдервивания бетона до нанесения и нуждается в дополнительной проверке в жарких услави-ях.

Цемантно-песчаян!. берогг при всех ввдах укрытий теряет больше влаги, чем мелкозернистый бетон и фкбробетоц, которые пме-. ют близкие значения влагопотерь.Наиболее благоприятна с точки аренда влагонотерь при укрытии влажной мешковиной, влатлым песком ж НОВ температура 35 °С. С повышением температуры выше 35°С за счет ускорения гвдратадии влагопотери несколько уменьшаются. Предпочтительней укрытие НОВ, т.г», обеспечивается снижение влагопотерь (на 40-70$)» особенно существенно с повышением температуры.

таслаца 2

Значения коэффициентов уравнений регрессии

2ЫХ0ДК0Й . Обо- . Мелкозернистый беток

параметр' зна- че- ние В0 В1. 'В2 Вз ВП В22 Б33

Удобоукладавземость 2,48 -0,06 -0,13 -0,03 -0,04 -0,09 0,01

Благопотери пои укладке бетонной смеси ,.уз 0,48 0,17 0,3 - 0,05 -0,05

Влагопотегм? цри твердении У4 21,7 1,12 2,18 2,42 2,17 -3,18 8,77

Усадка У 0,9 0,033 0,39 -0,017 0,013 -0,0037 -0,00

Прочность на сжатие в 3 сут У6 185 0,1 44,1 12,8 5,3 18,3 24,2

Прочность на сжатие з 7 сут У7 234,9 -1,2 5,6 —3,9 9 -20,5 -5

Прочность на сжатие в 28 сут У8 464,3 -7,3 32,6 -3,2 -2,6 -68,6 -18,6

Прочность на пасхяжениелТ в 3 сут оУ10 8,8 -0,4 2,6 -0,74 -0,57 -1,6

Прочность на растяжение Утт в 7 сут 12,4 -0,33 0,24 -0,57 0,6 -2,8 . -1,5

Прочность на растяжение УТо э~28 сут ^ 18,7 -0,44 0,32 -0,76 0,8 -2,2 -1,6

*

Продолжений табл.2

т

БшюдноЁ параметр Обо- Шментно-пэсчаный бетон

зна-чзяке В0 В1 В2 ВЭ ВП В22 взз

Удобоукладаваемость УХ 2,48 -0,06 -0,13 -0,03 -0,04 -0,09 0,01

Влагопотера таи укладке бетонной смеси уз 0,78 . 0,18 0,53 - -0,06' -0,06 -

Влагопотери при твердении У4 26,13 2,73 3,88 2,05 4,8 -6,88 5,87.

Усэдка - У 1,2 • 0,04 0,14 -0,09 0,08 -0,022 -0,003

Прочность на сжатие в" 3 сут У6 187,5 5,8 56,1 -7,9 22,5 10 -39

Прочность на сжатие в 7 сут У7 213,8 -1,8 85,1 —8, й 1,6 40,1 -0,9

Прочность на сжатие в 28 сут У8 423 -13,5 36,7 -8,5 -0,7 о,5 -23,7

Прочность на растяжение в 3 сут УЮ 7,8 -0,16 1,8 -0,4 1,4 -1,16 -1,4

Прочность на растяжение в* 7 сут уп 10,4 -0,3 •3,76 -0,12 .-0,3 т -0,5

Прочность на растяжение в 28 сут У12 17,2 -0,53 2,57 -0,93 -1,6 0,9 -1,6

икончшме таьл.и

Выходной дарамоор Обо- Фибробетон

значение В0 В1 В2 В3 вп | В22 В33

Удобоукяадьшаемость У1 1,99 -0,03 -0,03 -0,01 -0,005 -0,005 -0,005

Влагопотери при укладке бетонной смеси уз 0,42 0,08 0,3 - 0,03 -0,07 -

Влагопотери при твердей"?* -У4 22,3 1,9 3 1,1 -0,014 -4,5 7,98

Усадка У 0,8 0,02 0,3 0,07 -0,02 0,008 0,003

Прочность на сжатие в 3 сут У6 210,3 -4,9 54,6 -13,1 -Ю,4 -46,9 20,6

Прочность на: сзатие в 7 сут ■ 282,2 -1,3 56,9 -12,3 -28,8 / -58,8 52,2

Прочность на сжатие з 28 сут У8 475 -2,2 II 4,7 о -102 -10,4

Прочность на растяжение в 3 сут Г10 7,7 -0,16 0,57 -0,06 0,6 -0,15 -2,4

Прочность на растяжение в" 7 сут ' уп 8,7 »0,22 0,16 -0,38 0,4? -2,2 -0,8

Прочность на растяжение з 28 сут У12 10,5 -0,3 0,35. ( -0,05 0,6 -2,6 -1,5

На усадку при выдерживании наибольшее влияние оказывает повышение температуры. Максимальные значения усадки имеет цемент-но-песчаный бетон и минимальные фибробетон. Укрытие йлажным песком создает наиболее неблагоприятные условия усадки. При укрытии пленкообразующий веществами все вида исследуемых бетонов имев;: ' минимальные усадки.

Анализ уравнений регрессии показывает, что влияние каждого ■ фактора на формирование прочностных и деформативннх характеристик исследуешх бетонов можно рассматривать отдельно, причем значимость их существенно отличается друг от друга. Так,увеличение количества перегрузок увеличивает прочность на сжатие в 3-суточном возраста, на 3...15% бетонов мелкозернистых и армоцементных и уменьшает на 2,5% прочность на сжатие фибробетона. В 7-суточном возрасте увеличение количества перегрузок увеличивает прочность на сиатие мелкозернистого бетона на 3,3$,не сказывается на прочности на сжатие армоцемента и уменьшает на 10,6/5 прочность на. сжатие фибробетона. В 28-суточном возрасте влияние количества перегрузок бетонной смеси на прочность на сяатие не превышает 1,5% и им можно пренебречь. Большее влияние количества перегру- • зок в возрасте 3 к Í суток объясняется тем, что с увеличением ¿Числа перегрузок увеличиваются потери вода и бетоны имеют меньшее : содержание и соответственно меньшее фактическое водоцементное отношение, что подтверждает роль водоцементного отношения в прочности бетона особенно в ранние сроки твердения бетона.

Наиболее значимо влияние на прочность на сжатие, как видно из значений коэффициентов при дам всех видов бетона температурного фактора. Для мелкозернистого-и фибробетонов до семису-' точного возраста проявляется ускоряющее влияние температуры, а затем набор прочности при температуре 50°С замедляется и отстает от скорости набора прочности при 35°С, хотя и выше, чем при температуре 20°С. Для армоцемента ускорение набора прочности бетона на скатне особенно заметно с повышением температуры евшие 35°С и оно сказывается в течение всего времени твердения до ■ 28-суточного возраста. Это отличие в поведении бетонов можно объяснить наличием в составе ардоцемакта тешеомолотой известковой добавки (отходов помола известкового щебня), которая проявляет вяжуще свойства с повшзекием температуры«,

Влияние вида укрытия бетона, если анализировать уравнение оогресски, по-разному проявляется в становлении прочности на сжатие бетонов различного состава и в зависимости от возраста. Ущнтио увлажненным песком уменьшает прочность на сжатие мелкозернистого бетона и армоцемента в 3-суточном возрасте, увеличивает прочность на сжатие фибробетона. Роль укрытия уменьшается к 7-суточному возрасту для мелкозернистого бетона и армоцемшь 'та, возрастает для фибробетона. К 28-суточному возрасту роль утсрнтия возрастает, напротив, для мелкозернистого бетона и армо-кеионта и уменьшается для фибробетона. Объяснение противоречивости этих данных можно найти, если их сопоставить с влагосодержшш-ом, бетонов при выдерживании под различными укрытиями и изменениям интегральной пористости этих бетонов в 28-суточном воэрао- » то. При укрытии увлажненными песком и мешковиной до возраста 14 суток не. наблюдается потери влаги, напротив,за счет градиентов влажности возможен массоперенос влаги в бетон из укрытия. При укрытии шгенкообразущЕм составом в процессе выдерживания наблюдается потеря влаги.

Пористость мелкозернистого бетона возрастает с увеличением температуры для всех видов укрытия. 3 армоцементе п фиброботоие пористость возрастает до температуры 35°С и уменьшается при дальнейшем повышении тешературы. При температуре 50°С для этих ввдов бетона пористость несколько выше, .чем выдержанных при температуре 20°С. Снижение'влияния роли укрытия на прочность на сжатие в 28-суточном возрасте дая мелкозернистого бетона связано с увеличением пористости о увеличением температуры, хотя, видимо, результирующим является сложение двух факторов, противоположных по значению. Ускоряющее влияние тешературы на повышение прочности и снижение прочности связано с увеличением пористости и деструктивными процессами в бетоне. В армоцементкшс и фкбро-<1етонах ускоряющее влияние температуры приводит к увеличении литеральной пористости при повышении температуры с 20°С до 35°0 и уменьшения пористости при 'температуре свншо .35°С, т.к. новообразования заполняют пор!-" в бетоне .Так же, как на прочность на сжатие. температурный фактор и вид укрытия оказывают влияние на прочность на растяжение, но относительные значения влияния еще более заметны.

Как известно, деформации бетона при приложении нагрузки зависят от его состава, свойств составляющих материалов и вида напряженного состояния. Для оценки влияния на деформативные свойства исследуемых бетонов при испытаниях определялись деформации призы размером 10x10x30 см при приложении нагрузок 0,2; 0,4 и 0,6 Я f ' Пластическая деформация возрастает с увеличением уровня кагуужеиия и с понижением прочности бетона. Анализ полу- ■ чешшх результатов позволяет сделать вывод о том, что пластические деформации для всех исследуешх бетонов начинают проявляться при уровне нагруяешя, большем 0, zR /у».

Проектную прочность бетона на сжатие (класс) назначают в возрасте 28 оут для нормальных условий твердения. При других уо~ ловийх твердения (более высокая температура, пониженная влажность), а такге при приложении эксплуатационной нагрузки к кснст-..рукции с возрастом более 28 суток целесообразно учитывать это. Проблема назначения нормативной зависимости нарастания прочности бетона во времени проанализирована Европейским комитетом по бетону, .который пришел к выводу о целесообразности включения соответствующих данных в шдель Кодекса EKB {IIC 90).

Еоли бетон твердеет в условиях, отличных от нормальных, , то прогноз прочности к определенному возрасту можно сделать, введя коэффициент

Rti KlRis , , (2)

где KL - коэффициент, учитыващий условия тведоенш;

Rii - прочность бетона в возрасте t сут , твердеодего в L-x условиях.

Коэффициент Kl можно определить по результатам эксперимент: по формуле •

КС = CLL* Bi bjt, (3)

где üt j - величины, .оцределяеше экспериментальным

путем для конкретных условий.

В таблице 3 приведены значения этих коэффициентов по результатам обработки экспериментальных данных для температур 20°С...50°С и исследуешх бетонов при укритии поверхности ПОВ.

Таким образом, существенное влияние ка кинетику нарастания прочности, роль деструктивных цроцессов в формировании структура оказывает температурный фактор и состав бетона для тонкостенных конструкций (минеральная добавка, фибра).

Значения коэффициентов СИ и §1 условия твердения

Таблица 3 учитнващих

Вид бетона

Температура, "С

20°С 35°С 5 0°С

си к т 61 ш Ь1

Мелкозернистый

Цсментно-пес-чаный

Фибробетон

0,3 0,6 0,12 0,01 0,69 0,17

0,82 0,64

0,42 0,53 0,36 0,58

-0,06 0,75 0,26 0,68 0,36 0,49

Дня оценки несущей способности й деформативнопти оболочки, влияния технологии бетонирования важна завис голоста можду модулем деформации и прочностью бетона.'

Используя зависимости модуля деформации бетона ' С5 при любом значении уровня нагружения ( 5//^ ) от начального модуля упругости бетона.-'йредложенную А.Е.Шейниным,и эмпирическую зависимость модуля деформации от различных факторов,найдем .пажешгс дая коэффициента О. , учитывающего влияние состава бетона и других технологических факторов для 5/$ = 0,5:

(3,4 -

Ф> - .

(4)

В таблице 4 представлена значения й , полученные по результатам обработки экспериментальных данных.

Таблица 4

Значения коэффициента а в зависимости от состава бетона и условий выдерживания

Вид материала. Вид укрытия Температура. °С

поверхности 20 1 35 50

Мелкозернистый бетон Влатаый песок 0,128 1,63 1,17

ПОВ Блатная мешковина 1,48 0,64 2.55 2.56 2,82 2,01

Цементно-пес- Влажный песок 0,17 1,12 1,92

чаный для армо- ПОВ . - 1,38 2,25 3,27

цеглента Влатая мешковина 0,61 1,61 2,68

Окончание табл.4

Вид материала Вид укрытия поверхности Температура. °С

20 ■ 35 50

Фибробетоп Влажный песок 0,99 3,89 2,21

ИОВ 2,2 5,52 3,32

Влажная мешковшш 0,8 3,46 1,32

Физический смысл коэффициента " а на наш взгляд, состоят в комплексной характеристике поведения бетона при нагружении. Чем выше значение " а тем прочнее и менее деформатпвен бетон.

' Как было установлено при анализе значений прочности на ежа- . тие и растяжение,начального модуля упругости,наиболее благоприятны условия твердения црм температуре 35°С и укрытии поверхности НОВ,' это же подтверждают данные табл.4.

• Анализ кинетики нарастания прочности бетонов , теряыцих влагу при шдераавашш»недостаточно точно характеризуется, общепринятой логарифмической зависимостью между прочностью и возрастом бетона,не обеспечивает точного прогнозирования прочности бетонов, твердеющих в условиях массоотдачи при температурах 35°С... 50°С,применения температурных функций. Марочная прочность при твердении цра температурах 35°С.,.50°С достигается на 12...20 сутки.

.В процессе выдерживания монолитной конструкции непрерывно претерпевают изменения температура и.влажность, вызывавшие появление температурных и влажностиых деформаций. Неблагоприятно фор-шруюцееся собственное напряженное состояние бетона то ли в процессе укладки или выдерживания, то ли в процессе эксплуатации может явиться причиной интенсивного трещинообразования. Собственные напряжения, вызванные неравномерностью собственных деформаций и наличием закреплений,, распределены всегда неравномерно. Поэтому в конструкции имеется по крайней мере одна точка, в окрестностях которой материал испытывает наибольшее растягивающее напряжение. Опасные точки при возведении и эксплуатации могут не совпадать друг с другом, но могут и совпадать.

'Оценка влияния условий и способов бетонирования на'собст-венное. напряженное состояние и эксплуатационное качество монолитной дилшщричеекой оболочки проведена щ математической модели, •

тфодставлящей собой матрицу алгебраических уравпепий, задавая штчания свободных членов в которой, можно моделировать изменения материала оболочки, его деформатявкне свойства, усадку при выдерживании, последовательность и интенсивность бетонирования. Решая систему уравнений по разработанной программе на персональном коъягыотере, получила распределения напряжений и изгибаидгос моментов поверхности оболочки. Расчета выполнены для всех исследуемых материалов при укрытии поверхности бетона,при выдержившппг, [ГОВ и температурах 20°, 35°, 50°0 дал в способов бетонирования. [1 табл. 5 даны результаты анализа зависимости значений максшальшо растягивавших напряжений и изгибающих моментов от усадки бетона при выдерживании в зависимости от последовательности бетонирования, материала оболочки и температуры.

Анализ распределешьт значений изгибающее моментов и напряжений по плоскости оболочки в зависимости от условий и последовательности бетонирования позволяет сделать следующие выво/^. О увеличением температуры для оболочек из различного бетона и раз-' личных последовательностей бетонирования абсолютные значения из-гибаюцих моментов и напряжений возрастая?: в оболочках пэ^мелко-зериистого бетона на 14 и 22% соотяотсгаешм , при температуре 35°С и 50°С по сравнению с бетонированием яри 20°С; в армоцомснт-Ш1Х оболочглх соответственно на 36% и 40$ и из фиброботоиа 29-

■т.

Йце'более существенное значение имеет последовательность , бетонирования. Наименее, благоприятна! схема бетонирования 5, когда бетонируется вся поверхность оболочки, т.е. максимальная интенсивность бетонирования. Далее схема 4 - бетонируется сначала одна-половина оболочки, затем - вторая. Затем схема I - вначале бетонируются бортовые элементы и средняя часть оболочки я с перерывом зоны оболочки, примыкэадой к бортовым элемонтам .Далее схема 3 - бетонируется бортовой элемент, зона, к нему ярамакавдая, п средняя часть оболочзоа, затем полос! мевду уже забетонировал«--ми участками. Наименьвие значения изгибающих моментов и собственных" напряжений от усадки возникают при бетонировании по 6~й схеме - последней бетонируется полоса по гребню оболочки и по 2-й схеме -'последними бетошфувтся полосы, щжшкаищие к бортовым элементам. Таким образом,рассмотренные схема последовательности бетонирования по минимуму собственных напряжений от

7В0Г

Соотношение значений шксимаяьшх растягившшзх колряг.сетй. и ЕзгЕбшктас моментов от уоадкЕ в ооолочке из мелкозернистого,- армоцеманта и фкбрсбэтока (М, А,' §> но сравнение ■ с напряжениями и момента: л от собственного весе оболочки и веса бортового элемента

схе~ Последовательность „ -бетонирования Вид бе то-, на 5 к N от веса оболочки Е бортового эле«»" места М. Игр « 1,6 йг» = 1,8 В» = 1,7 А. Яг? = 1,6 Я/*> = 1,7 Я*, = 2,1 ч>. /?/•« = ел = э.1 я«- =6.6

Т = 20°С Т = 35°С 1 Т - 50°С

бы А Nап/£ 5/П ПЯ\-РУ* ХпЛ.

М

0.41 0,843 0,12

100 100 2Э

0,41 0,843 0,093

100" 100 ■ 22,4

-О*!* . 0.12

100 100 29

2.58 0,843 0.16

100 100 ' п

2,_56 0.843 0Д31

100 •100

2.58 0,843 од?

100 ' 100 6,5

С.41 0.843 ' 0Ц,2

100 ЮС 48,8

0,41 0,843 0,15

100 100 5,8

ММ 0,15

то 100 4>-

ег, !

~ Г7 -

СО!

<о Ф OJ « toi . "

СО •! to Р- о) г-

а а

о со

сд .

о

lf)l OJ1 !Г «•• IS3I Ю Сч>! СЭ сЛ1 -fil-

J« 18 iö wJñ cl

Э] СО И| Ы ^ if Ы MJ M OJ tí

il t -| i-i col col t- oí mi <o '?'! íd coi cjii o j|tn <nl » r-51 « < 4 - • o}! .i-4j » o| t-i Í 4| -A m Ц er> .Jin н "-С Ч си Иол Л »f »! сг>

>1 oj га oj IM) X? i-) t i тг I- I -rf м| ы|

CO

I 0} M

■ni ► 4:

'i V. o

cîj S hfl

Е2

3

col

№1 t«| tn COI O COlO Ю J O .] í>

:1 ю ol

Щ g ÍBJ ;г -q r_ S| щщ jjsu í

of Л rí of а) » *j У i-if i~4¡ ío о1та i-

'O IH о Ю 'Л <0 Ы! ы s 8 1 tn

tn г * П » ю * CT! M

о oí о 9 oí о СО о СО о со

ю. Ц °í

<r> •! en

4 СО Я) 'Г

col

СО lo! г?! •í a> •! ~r «i аз

o| Г- o} o} со o

tC'l c> ■ni C.0

»I

COI

Щ

COI

tpl СО COI СО СМФ OI <T> <01 СО Ю1 C-i ^r

toi »ai! - гч o>j - rnj « 'Dl .ал

о] oj S oj c^? oj C\J o1 ro <0 oj й o|

8 1 8 'S 8

о

Ml

(Nj

►-I 4 Ы J oj Ol

S IÍ3 щ

M iIM •}

Ol ' )|

8 £5 3 8|S

> i ,1 ц «

Ol о

'-"I С i Í8J О Щ О íBjo ^jo Щ CT Щ-:> ЭДа í8|o •I О Л О -J О А'.) Цо HÍJ НО 'I О Jo i -h i > i o|i 4 ' tj'-i 'vi i ) i t toi м сг| im

•О

«4 M

s i

H о. й ** я р, р< о

а ~о § >4

I %

tu tr

о §

■о о

• сз

м о й о fil

• Я Ei

I

ÎIQ

и

Я о

о а? . rd

•Л ГЧ t

3 »

з s s

ш И ¡H tí га я

PJ

! <33

a

m Я

а> S Я a»

m

о <о О И О 05 H

g I

iff

p( «J

,-ii rq ci r> « »

l~t OJ »

я

К а f аз S N P< Ö

усадка можно ранжировать по следующей формуле 2-6-3-1-4 -

5. ■

Этот же вывод следует, если рассмотреть соотношение значений максимальных растягивающих напряжений и изгибающих моментов от усадаи по сравнению с усилиями, возникающими от собственного веса оболочки и бортового алемента.и прочностью бетонов на растяжение (табл. 5)

Для оценки адекватности примененных моделей технологии бетонирования были сопоставлены;., результаты определения опасных аон со схемой трещштобразоваяпя при испытании монолитной щгашдри-чайкой оболочки. Установлено:при бетонировании по схеме 5 растя-пшаацие напряжения от усадки юдеат максимальные значения в sou«, отстоящей на 2,4 м от бортового элемента, в этой же зоне высокие значения растягнвавдих напряжений от собственного веса ободочки а появление трещин при испытании » что говорит о адекватности щш-менешса моделей действительному характеру рабой оболочки.

С учетом проведенных- исследований достигнута поставленная цель разработки рациональной технологии бетонирования монолитной оболочки ь условиях каркого климата поэтапным определением в su-яисишсти от вида пространственной конструкции и запроектированного материала параметров бетонной сзаеси, способа укладки и ухода с учетом сроков и затрат на возведение, наличных материальных и трудовых ресурсов. Критерием рациональности является достигнутый технический результат - более высокие эксплуатационные качества монолитной оболочки при меньших затратах к полученные технически» , социальный и экопомичеокиа эффекта {табл.Б).

оше вывода

1. Установлено, что отсутствуют нормативные положения» уча-•awasme индпввдуальше особенности бетона и условия его укладка,- ото относится к мелкозернистым и дисцерсно-авшровашшм deso нам при возведении тонкостенных пространственных конструкций в условиях сухого жаркого климата, Уменьшение числа перегрузок снижает потери подвижности и вода. Предпочтительны бетонные шеей, содержащие более крупный зшюлнитель и стальную фибру,

2. Прздложэны аналитические зависимости -для определения

глttt'oiiC'Tоjîsï и усадки при тлердении с укрытием поверхности juias-

Таохда о

Эффективность рациональной технологии бетонирования

Рациональное решение, Эффекта;

способ, приеи

Технические Социальные Экономические

1. - Рациональный материал:

армоцемент

фибробетон

2. Уменьшение 'числа перегрузок бетонной смеси

3. Повышение интенсивности укладки

йленьзение усадки

Зовкшение прочности на растяжение

Снлнение влагоиотерь Сохранение удобоуклада-заемостп

Пнияение влагопотзрь Сохранение удобоукла-даваекости

4. Разрезка поверхности на участки и радио-

Снижение сооствеыных напряжений от усадки, налькая последова- Уменьшение суммарных тельность их бетони- .напряжений в бетоне ■сования •

Покгатие поверхности

плещюобразунцкми

материалами

Сниаение влагопотерь, уменьшение усадки повышение прочностных а деформативных характеристик бетона. Ускорение набора проч~, но ста

Ййеньшенае трудозатрат на укладку

Уменьшение трудозатрат на укладку бетонной смеси

йленьаекие трудозатрат на уход за бетоном

Увеличение долговечности, влагоиепрошщаемоста ЗЬеличение долговечности, трещиностойкости

Снижение расхода цемента

Снижение расхода цемента

«г !

Увеличение долговечности, злагонепрошщаемости йеличение - трещиностойк., сниаение расхода арматуры, уменьаение маоки бетона ила толщины конструкции

ЗЬеличение долговечности, влагенепроницаеыости, увеличение трециностойк., ускорение сдачи объекта в эксплуатацию, уменьшение марки бетона или толаяны конструкции

шм песком, мешовщшй к пленкообразующим вещесльом (ИОВ) оь'£и~ нов .различных составов при тешературах 20°С.. .50°С. Эффектав-ность ПОВ возрастает с повышением температура и увеличением длительности ухода за бетоном.

3. Получены зависимости, позводящяе прогнозировать прочность на схатае и растяжение, деформативные свойства фабро-, меЛ sepHSCxiDc, цеиеатно-песчааых с шшвралышш добавками бетонов пр выдерживании в диапазоне температур 20°С...50°С и укрытии поверх ности влажным леском и мешковиной к шхенкообразувдшд веществом, Установлено, что более благоприятна температура 35°С, затем 50°С и 20°С. Киве-дша нарастания црЬчиости бетонов , терящшс влагу при выдершванЕи>.недостаточно точно характеризуется общепринятой логарифмической зависимостью меаду прочностью и возрастом, бетона Не обеспечивает достаточно точного прогнозирования.кинетики набора прочноета бетонов, твердеицпх в условиях массоотдачи при тешературах 35°С.,.50°С,применение температурной функции. Для оценки технических свойств бетонов".целесообразно использовать комплексную характеристику,' определяемую из предложенного уравнения. Чем выше технические свойства бетона, тем выве значения комплексной характеристики. Марочная прочность при твердении при тешературах 35°С..'.50°С достигается на 12...20 сутки.

4. Экспериментальные исследования влияния последовательности бетонирования пространственных конструкций на моделях, учити-ващкх материал оболочки и условия выдерживания, позволили вы^-явить характер распределения собственных полей напряжений в процессе возведения. С увеличением температуры окружавдей среды увеличиваются собственные напряжения в оболочке от. усадки. Максимальное "значение растягивающих напряжений от усадки имеет оболочка из фибробетона, возводимая при температуре 35°С, минимально е значение - армодеиентдая оболочке при. температуре 20°С.

5. Предложена на оснований экспериментальных исследований разрезка свода оболочки на участки и бетонирование с разрезами во времени, что снижает абсолютные значения собственных напряжений. Зона максимальных рартяпавакщих напряжений от усадки при ., интенсивном бетонировании' свода совпадает с зоной максимальных значений растягивающее напряжений от собственного веса, оболочки и расположена на 0,2 длины образующей относительно бортового элемента, ранжированы способы бетонирования по благоприятности

собственных напряжений в оболочка от усадки. Наиболее благоприятен способ бетонирования, при котором вначале симметрично относительно гребня свода укладывается бетон на 3/5 поверхности, а затем после достижения им прочности 0,3 от марочной - в зонах, примыкающих к бортовым элементам.

6. Проведено сопоставление расчетных моделей и мотодики расчета собственных напряжений от усадки пространстветшх конструкций на стадии возведения с натурными испытаниями. Расчетами на ЭВМ и анализом результатов натурных испыташхй установлено, что зона растягивавших напряжений расположена на 0,2 длины образующей относительно бортового элемента. Величину собственных яапряжеш1й от усадки можно уменьшить на порядок, приняв более рациональный способ бетонирования.

7. Определены основные пршщипы выбооа и последовательность расчета параметров технолопш бетонирования пространственных конструкций в условиях сухого жаркого климата. Применение предложенных рациональных решений, способов и приемов уменьшает трудозатраты на 15 челтч на 100 ь?" поверхности свода пространственной конструкции; расход цемента и стоимость возведения на 12... 15$; сроки готовности пространственной конструкции для последующих работ при температуре 35°С...50°С сокращаются на 8...16 суток.

Основные- положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Деррар Т.Ш. Перспектива развития строительства пространственных тонкостенных конструкций// Тезисы докладов научно-технической конференции . ТОО "Владимирстрой". Владимир, 1989. ; 4

2. Деррар Т.Ш. Особенности твердения мелкозернистого бетона в условиях жаркого сухого климата // Повышение эффективности использования техники и совершенствование технологии строительных ро--бот: Сб. науч. тр. Владимир, 1992. . j^c^Sr

Подписано в печать 26.04.93. Формат 60x84/16.' Бумага для множит, техника. Печать офсетная. Усл.поч.л. 1,16. Усл.кр.-отт. Уч.—изд.л. 1,27. тираж 100 экв. Зак. ZGl Бесплатно.

Московский ордена Трудового Красного Знамени иняенерно-строителыши инотитут им. В.В.Куйбышеве.

129337 Москва, Ярославское шоссе,-д.26.

ротапринт Владимирского политехнического института.

600026 Владимир, ул. Горького, 87.