автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Стеклопластиковая арматура на основе отходов производства стекловолокна

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ' БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 66G.9B2.24: 691.175 -419.8: Ка правах рукопису

678.067.5

ЛОБОДА Олег Миколайович СКЛОПЛАСТИКОВА АРМАТУРА НА ОСНОВІ ВІДХОДІВ ВИРОБНИЦТВА СКЛОВОЛОКНА

05.23.05 - будівельні матеріали та вироби,

05.23.01 - будівельні конструкції, будови та споруди

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Харків - 1996

Роботу виконано на кафедрі залізобетонних і кам'яних конструкцій Харківського державного технічного, університету будівництва та архітектури.

Наукові керівники - доктор технічних наук, професор .

- Шагін О.Л., кандидат технічних наук, доцент Копєйко А.Є. .

Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор ПуСТОЕОЙТОІІ В.П.,

. кандидат технічних наук, доцент Качай А.І.

Провідна організація - Український зональний науково-дослідний інститут експериментального проектування (КиївЗНДІЕП} Захист дисертації відбудеться ф^черсия 1395 року

годині на засіданні Спеціалізованої ради Д.02.07.03 при Харківському державному технічному університеті будішшцтеа та архітектури за адресоіо: ЗІ0002, м.Харків, вул. Сумська, «10.

З дисертацією можна, ознайомитися у бібліотеці університету. Відгук на асторзфсрат просимо надсилати на ім'я вченого секретаря у двох екземплярах, завіреній печаткою.

Автореферат розіслано " ^1995 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради доктор технічних наук, професор

І.А.Ємельянова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми та . ступінь______дослідженості____тшатщщ

дисертацій Неметалічне армування все ширше входить у практику вітчизняного і зарубіжного будівництва. Його застосовують в основному у конструкціях, де неможливе використання стальної арматури за експлуатаційними вимогами: електрЬізоляції,

немагнітності, корозійної тривкості тощо. Хоча є приклади використання і у звичайних випадках, наприклад, у таких відповідальних спорудах, як мости. При цьому використовують переважно склопластикову арматуру на епоксідній основі.

Зараз в Україні обсяг випуску вказанного тішу полімерних зв'язуючих малий, що поки обмежує Можливість використання склопластикової арматури. Серйозними стримуючими факторами також є дуже висока енергомісткісгь виробництва скловолокна, неможливість застосування високоміцної склопластикової арматури без значного ускладнення технології виготовлення конструкцій з попереднім напруженням, недостатнє вивчення проблеми.

Це обумовлює необхідність проведення досліджень із створення нових видів склопластикової арматури, в першу чергу невисокої міцності, для конструкцій без попереднього напруження, на полімерних зв'язуючих, що випускає промисловість України, а також обумовлює доцільність пошуку шляхів використання менш дефіцитних волокнистих армуючих елементів, у тому числі на основі відходів виробництва скляного та інших видів волокна.

Метою роботи є створення нового типу склопластикової арматури невисокої міцності на основі відходів виробництва скловолокна, склопластбетонних елементів без попереднього

4 . ■

напруження з її використанням, технологій їхнього виготовлення, а також методики розрахунку з урахуванням фізичної нелінійносгі.

Об'єкт дослідження - склопластикова арматура на основі відходів виробнгаггва скловолокна, що випускається Мерефянським склозаводом, склопластбетонні згинальні елементи та технології їхнього виготовлення.

Задачі роботи: ■ ■ -

1. Створення склопластикової арматури невисокої міцності для бетонних конструкцій без попереднього напруження.

2. Розробка принципів і режимів формування склопластикової арматури на основі полімерного зв’язуючого, що випускається підприємствами України, та відходів виробництва скловолокна.

3. Підбір раціональних співвідношень складаючих армополімерних композицій для виготовлення склопластикової арматури з відходів виробництва скловолокна.

4. Експериментальне дослідження фізико-механічних властивостей розробленої жорсткої арматури, виявлення та описання закономірностей її деформування при короткочасній та тривалій дії навантаження, оцінка впливу масштабного фактора на деформаційно-міцностні показники.

5. Розробка принципів конструювання бетонних згинальних

елементів з жорсткою склопластиковою арматурою, які

забезпечують сумісність роботи компонентів перерізів.

6. Експериментальне дослідження закономірностей роботи і

руйнування згинальних бетонних . елементів з жорсткок склопластиковою арматурою, виявлення ступеню впливу відсотку армування на процеси . дефорлгувашія та вичерпання несучо

здатності конструкцій. . V

7. Розробка методики розрахунку згинальних елементів з жорсткою арматурою за дзома групами граничит станів з урахуванням нелінійності деформування бетону і склоплаетика та змінності егаори напружень за висотою перерізу арматури.

8. Впровадження результатів роботи.

Методика____досліджень. Розробка технології, спрямоване

форггуаалня властивостей склопластикової арматури базуються на результатах проведених випробувань зразків отриманого матеріалу та арматури. Теоретичні дослідження, методика розрахунку тріщшіостійкості і здатності згіїнальних елементів нести

назантажешш базуються па основі використання нелінійної теорії залізобетону, використання числових методів та ЕОМ.

Експериментальні . дослідження згинальних елементів, ешкетазлепня їхніх результатів з даними розрахунку за розробленою методикою виконані з використанням універсального

випробувального обладнання, спеціального устаткування та приладів.

Наукова новизна роботи полягає у наступному:

- створено новий' тип склопластикової арматури невисокої

міцності і технологія її виготовлення на основі відходів виробництва скловолокна та полімерного зв'язуючого, що випускається

підприємствами України, для конструкцій без попереднього

напруження; '

- підібрано та досліджено раціональні співвідношення складаючих армополікерних композицій і температурні режими ‘їхнього твердіння;

- експериментально встановлено закономірності деформування запропонованого виду склопластикової арматури;

- експериментально вивчено роботу бетонних згинальних

елементів з розробленими видами жорсткого склопластикового армування, досліджено вплив відсотку армування на їхню здатність нести навантаження, жорсткість та тріщшшстійкість;

- розроблено методику розрахунку бетонних згинальних елементів з жорсткою склопластиковою арматурою з урахуванням иелінійносгі деформування бетону і запропонованого тшіу склопласппсу, змінності епюри напружень за висотою перерізу жорсткої арматури, яка дозволяє в єдиному процесі оцінювати тріщішосгійкість, жорсткість та міцність елементів.

Практична цінність та впровадження результатів роботи.

Запропоновані принципи і технологія отримання нового виду склопластикової арматури, розроблені конструкції і методика їхнього розрахунку розкривають широкі можливості раціонального проектування, виготовлення і впровадження в будівлях і спорудах несучих елементів, які відрізняються немашпиіспо, корозійною тривкістю, високими діелектричними показниками тощо. Результати впроваджено . у Харківському проектному (науково-дослідному) інституті Міністерства Оборони Українії, на Мерефянському склозаводі.

Достовірність реаультагш визначається - коректністю методики експериментальних досліджень властивостей склопластикової арматури і склопластбєтошіих конструкцій, сучасним рівнем використаної вимірювальної техніки, пресового обладнання і спеціальних установок, використанням класичних положень нелінійної теорії залізобетону, задовільного ВІДПОВІДНІСТЮ експериментальних даних результатам розрахунку.

Особистий внесок дисертанта у отримання_____________наукових

результатів такий: . .

- розроблено жорстку склопластикову арматуру з відходів виробництва скловолокна для згинальних елементів без попереднього напруження, виявлено її конфігурацію, яка забезпечує надійну анкерування у бетоні, підібрано складові армополімерної композиції, розроблено технологію формування арматури, експериментально отрішано раціональні температурні режими твердіння;

- розроблено методику розрахунку бетонних елемешіз з

жорсткою склопластикового арматурою, алгоритм і програму для ПЕОМ; . '

- експериментально виявлено закономірності деформування . - ■ , *

склопластикової арматури при розтягуванні вздовж осі;

- експериментально оцінено деформації арматури при

тривалій дії навантаження; •

- виконано * експериментальні дослідження бетонних

згинальних елементів із склопластиковою жорсткою арматурою, виявлено характер їхнього деформування і руйнування при різних відсотках армування. *

Апробація роботи. Основні результати досліджень обговорені на УІІ Всесоюзній конференції ЭИИС-91 {Суми, 1991), республіканській конференції "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйсгве”( Харків, 1991), на регіональних конференціях "Ресурсосберегающие технологии и материалы з строительстве и строительной индустрии" (Харків, квітень 1992),"Повышение эффективности строительства" (Харків, 1993), на міжнародній конференції "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций” (Белгород, 1993).

. Публікації. Основні положення дисертації опубліковані у 7

Аруковашпс працях.

Обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п’яти Глав, заключения, списку літератури, додатку. До неї входять 157 сторінок машинописного тексту, 43 рис., 7 табл., бібліографія із 122 найменувань. '

У першій______главі подано аналіз досліджень видів

склопластикової арматури, що використовуються, існуючих технологій їхнього виготовлення, конструкцій з використанням різноманітних видів армування та методик їхнього розрахунку.

" Розробці неметалічної арматури, технологій її виготовлення і

використання у бетонних елементах, що несуть навантаження,

присвячені дослідження Алсксєєнко Л.Г., Барашикова А.Я., Давидова С.С., Колякова М.Й., Михайлова К.В., Пецольда Т.М., ГІустовойтова В.П., Соломатова В.І., Фролова М.П., Шагіна О.Л. та ін. Найбільш поширеним є армування скляними, базальтовими, вуглецевими та іншш>ш типами фібр. В основному, його використовують у

тонкостінних бетонних елементах. У балках, плитах,, колонах використовують зовнішнє суцільне і внутрішнє стержньове та

сітчасте неметалічне армування. Балкові згинальні елементи армують переважно високоміцною стержньовою неметалічною арматуроіб, яку отримують методом протягування через фільєри, або двохгілковою склопластиковою арматурою, яку виготовляють методом намотування. Внаслідок того, що при високій міцності арматура - мас порівняно велику здатність до деформації, її

використовують з попереднім напруженням, здійснення якого суттєво ускладнює процес виготовлення виробів, потребує складних приладів, обладнання, оснастки, спеціальних анкерних пристроїв. 'Току в останні роки роблять спроби створення неметалічної

\

арматури невисокої міцності для елементів без попереднього напруження.

, Проте, висока вартість компонентів, відсутність в Україні ефективних полімерних зв'язуючих ускладнюють вирішення цієї проблеми.

Розробці методів розрахунку елементів з неметалічним

армуванням присвячені роботи Бондаренка В.М., Красовської ТА.,

Селяєва В.П., Потапова Ю.Б., Швидка Я.І., Шагіна О.Л. тощо. Вони

базуються на основних положеннях нелінійної теорії залізобетону,

але кожен вид арматури потребує врахування особливостей її роботи

у складі конструкції.

• . • *

У результаті проведенного аналізу сформульовано задачі

даних досліджень. '

Друга глава присвячена ' розробці нового типу

склопластикової аркатури і технології її виготовлення. Внаслідок

того, що ця арматура призначена для армування згинальних

елементів без попереднього напруження, - вона не повинна мати

високої міцності і тому може виготовлятись із звичайних, волокон*

невисокої міцності. Порівняно невелика міцність . арматури

обумовлю" збільшення її вмісту у виробах.

У свою чергу, збільшення перерізу арматури (порівняно з.

високоміцною) при суттєво меншій різниці у значеннях модулів

деформацій веде до зменшення деформаційної здатності елемента,

котра і є основним лімітуючим фактором при використанні

неметалічної арматури у конструкціях без попереднього напруження.

Ширина розкриття тріщин грає меншу роль, внаслідок того, що

неметалічна арматура має підвищену, порівняно з металічною,

тривкість до впливу навколишнього середовища.

1° .

Враховуючи викладене, вбачається за доцільне розробити арматуру на осііопі використання відходів виробництва скловолокна. В Україні розташовані Сєвєродонецький, ■ Мерефянський, Бердянський заводи, де накопичуються відходи скловолокна. Крім того, є відходи і на підприємствах з виробництва базальтового та інших типів волокон. Використання цих відходів дозволить отримати нєметалічну арматуру порівняно невисокої вартості та водночас вирішити проблему їхньої утилізації.

У цій роботі використовують відходи виробництва аліомоборосилікатного скловолокна Мерефянського склозаводу, що утворюються у вигляді пучків волокон при різного роду відривах, зрізах з бобин, пшуль, конусів. За хімічним складом воші мають: окисів кремнію - 54%, алюмінію - 15,2%, кальцію - 17,2%, магнію -4,7%, натрію - .0,6%, калію • 8%. Межа міцності при розтягуванні складає 3448 МПа, модуль пружності - 72,4 ГПа. ‘

Вибір полімерного зв'язуючого визначають необхідною міцністю арматури, що отримується. Максимальних деформаційно-міцностних показників досягають при використанні епоксидних композицій, але в Україні! .їх практично не випускають. Тому у цій роботі технологія формування неметалічної арматури базується на використанні карбамідної смоли КФ-МТ по ГОСТ 14231-88, вміст формальдегіду в якій не більше 0,3%, внаслідок чого вона віднесена до малотоксичних і може бути використана у будівництві. Цей тип смоли виробляють в Україні, він має низьку вартість і дозволяє отримати склопластикову арматуру невисокої міцності, яка відповідає задачам роботи.

Таким чином, компонентами арматури були відходи у вигляді пучків скловолокна довжиною 300-500 мм марки БС-7хЗБхЗ (ТОСТ 0325-08) та карбамідиа смола КФ-МТ. .

Внаслідок того, що довжина відходів скловолокна значно менша за довжину арматури, що формується, пучки розпушують і з'єднують у безперервний відрізок^. іцо відповзає довжині бетонної конструкції. Вказаний відрізок із розпушеного волокна насичують полімерним зв'язуючим і укладають у металічну опалубку, внутрішні розміри якої повторюють зовнішні розміри арматури, що в них форг-гується, ' ,

Зв'язуюча готують змішуванням сечово-формальдегідної смоли з каталізатором твердіння - 20%-гг розчином хлорчастого амонію N11-10 у кількості 7% від ваги смоли.

Насичені відрізки при укладанні з опалубку додатково пошарово настгчували зв'язуючим до повного .змочування волокон.

З , метою забезпечення сумісності роботи зв’язуючого та скловолокон з їхньої поверхні шляхом випалення видаляють шар парафінового замащувача, яким вони покриті.

• Підбір раціонального співвідношення скловолокна і полімерного зв'язуючого здійснювали експериментально. За критерій, приймали міцність зразків довжиною 160 мм, перерізом 20x40 мм на згин. Вибір даного критерію обумовлений тим, що розроблена арматура невисокої міцності у конструкціях працює на • розтягування зі згином, тобто, па відміну від традиційної стержньової арматури, напруження в ній за висотою перерізу суттєво .змінюються Випробування проводили в машині Р-5, прикладаючи зосереджено навантаження в середині прольоту, до зруйнування. Швидкість навантаження • 50 Н/с, ціна мітки шкали динамометра - 20Н. У

результаті досліджень встановлено, що кращі показники міцності відповідають співвідношенню: 47 в.ч. скловолокна і 53 в.ч. сечово-формальдегідної смоли.

Властивості отриманої склопластикової арматури суттєво залежать від температурного режиму твердіння полімерного зв'язуючого. Експериментальні випробування, що були проведені, далн змогу отримати раціональний температурний режим, до якого входять: ііагрівашїя арматури, що формується, в закритих формах до температури 100'С на протязі 2 годин, охолодження до 20 'С. Після цього арматуру, що затверділа на першій стадії, видаляють з опалубочної форми і знову нагрівають вже до температури 120 'С, при якій витримують на протязі 2 годин з наступним охолодженням до 20 *С. '

. Критерієм оцінки режимів були' результати випробувань зразків-"вісьомок" на осьове розтягування. При цьому вміст волокна і зв'язуючого був прийнятий таким,, що був підібраний за результатами описаній раніше експериментів. Переріз зразків • 20x40 мм, довжина - 520 мм, на кінцях -плавне поширення до 80 мм. Місця захвату' зразків посилювали двома шарами склотканини, насиченої епоксидною композицією. ■ ■

Випробування проводили в машині УИМ-50. Фіксацію деформацій та центрування зразків здійснювали за допомогою індикаторів годинникового типу з ціною мітки 0,01 мм. Руйнування зразків сталося внаслідок розриву у середній частині. -

Величина тимчасового опору склала аси®50 МПа, модуль деформацій Ес~ 3,2 х 10* МПа.

Дослідження ' деформаційно-міцносгних власгивостг-й розробленої склопластикової арматури проводили на зразках, які

були виготовлені - з додержанням виявлених раніше оптимальних співвідношень між компонентами і температурного режиму формування. Випробовували зразки довжиною 1100 мм з анкерними поширеннями на кінцях. Внаслідок того, що на показники скловолокна має вплив масштабний фактор, випробовували зразки з різними розмірами перерізів: 30x10 мм, 25x18 мм, 30x13 мм. Випробування проводили в машині УИМ-50 на осьове розтягування

до розриву, який стався у середній частіші зразка. ’Отримані

. * - і

/

діаграмі деформування приведені на рнс.1. Значення тимчасових

опорів у серіях- склали відповідно 62,2; 56,7; 52,3 МПа, модулів

деформацій - 1,2х104; 1,1x10*; 0,9х104 МПа. Таким чзгаом, із

зростанням площі поперечного перерізу арматури її деформаційио-

міцностні показники дещо погіршуються.

Як видно з рис.1, розроблена арматура деформується

* .

нелінійно з. рівня напружень, що відповідають приблизно 0,3 від руйнуючих.

Внаслідок того, що склопластики мають специфічні реологічні

0

властивості, були проведені випробування арматури на тривалу- діїо навантаження. їх ■ викопували за допомогою спеціального пружнішого' устаткування.' Рівень розтягуючих напружень становив

0,46 від руйнуючих при короткочасній дії навантаження, що виповідає експлуатаційному. '

Повзучість мала затухаючий характер, стабілізація настала приблизно через 25 діб після навантаження. Величина деформацій повзучості склала приблизно третю частину з&ачепня короткочасних деформацій у мить прикладання наваігга;^еІшя. Таким чипом, за* своїми показниками арматура, що пропонується, може буш використана у несучих конструкціях.

Рис.1. Графіки деформацій склопластикової арматури перерізом: 1 * 30x10 мм: .

2 - 25x18 мм:

3 - 30x18 им.

Р, кн

Рііс.З. Графіки прогинів балок з жорсткою склопластиковою арматурою перерізом: / - 45x25 мм (БС-3);

2 - 35x25 мм (БС-2); '

З- 25x25мм ІБС-1): .

2x12x25 мм (з лвохгілковою арматурою-БДВ-4).

Третя„глава розкриває суть розробленої методики розрахунку бетонних • згинальних елементів з жорсткою склопластиковою арматурою. Внаслідок того, що вона деформується нелінійно, а її переріз дуже розвинений за висотою, значення модуля деформацій суттєво змінюється з висотою перерізу арматури і вказаний фактор має бути враховуваній у методиці розрахунку. При розробці методики оцінки напружено-деформованого стану елементів до і після появи тріщин у розтягнутій зоні бетону були прийняті передумови і припущення: розглядають випадок одноразового

статичного навантаження; вважають вірною гіпотезу плоских перерізів; до появи тріщин бетон і арматура деформуються сумісно.

За аналогією із СНиП 2.03.01-84 вважають, що після появи тріщин робота розтягнутого бетону в розрахунку до уваги не приймають, розтягуюче зусилля сприймає склопластикова арматура. Нелінійнісгь деформування бетону, ' закономірність розподілу напружень' по висоті перерізу у сгиагутій та розтягнутій зонах бетону описують за Бондаренком В.М.

Закономірність нелінійного деформування арматури подається у табличній формі. Зміну значень напружень і відповідно модулів деформацій арматури за висотою ц перерізу враховують розбивкою на п шарів, у межах котрих величніш напружень приймають постійними і такими, що дорівнюють середнім арифметичним значенням на вищий і нижчий межах І-того шару.

За критерій виникнення тріщин приймали досягнення у крайній розтягнутій фібрі бетону межі міцності бетону на розтягування Кь, . Вигляд напружено-деформованого стану в перетині після появи тріщин приведен о на рис.2. Рівняння рівноваги мають вигляд . '

X 1=п

Ь$аф^/х)п°(іг - (Ьс1іс /п) 2 (аСім + стсі)/2 =0, о 1«1 '

X - 1«=п

- ЬІОф(г/х)Па2а2 “ (ЬсЬс/п) 2{(сгс.и + 0с1)(1і-х-Ьс-а +

0 ' !=1 ,

+ Шс/п + Ьс/2п)/2} - М = 0. - ' (2)

Як випливає з (1), з урахуванням гіпотези плоских перерізів і нелінійного, фізичного закону, рівняння для внрахунку висоти сгліиутої. зоші бетону X має вигляд

Ах2 + Бх + С = 0, ' (3)

V Ас ' ■ , ' Л

А=ЬЕф/(1 + По); - : '

І=І1

В = (Ьсїіс/2п) X (Есі.і 4-ЕСІ); •

1-І •

І~П .

С = -(Ьс1-іс/2п) Б {Есі.![іі-Ьс-аН- (і-1)1іс/п] 4' ■ . і=і • .

+ Есі(Іі-1іс~а + Шс/гі)}. - 1 (4)

' і

. Значення напружень- у крайній стиснутій фібрі бетону, як

* , •

випливає з (2), визначають по залежності •

(і) ;

оф~ МЛУ, (5)

де .

1=*п

\У = Ьх2/(2 + По) + (ЬсЬс/2пхЕф)' X {ЕСіі.,[Ь-х-Ьс-а 4-

■ • І ” 1

Ч- (і-1 )Ьс/п] -І- Есі(їі-х-Ьс-а + і!іс/п)} (1і-:;-}іс-а + Шс/п +

+ Ьс/2п), ' (6)

Внаслідок того, що значення модулів деформацій у бетоні Еф і

<

шарах .склопластикової арматури Ен та параметра неліишносгі п0 с функціям! напружень, що визначаються, задачу впрішуіоггь послідовними наближеннями, у процесі яких уточнюються величини .висоти сшснутої зони, напружень і модулів деформацій, що їм від,повідають. Складено алгоритм і програму розрахунку па ПЕОМ.

Настання грашшщпс станін І і П груп фіксують у процесі послідовного перебору навантажень, тобто кроковим методом.

5і_Четперх!й_глр пі приведені результати експериментальних досліджень роботи бетонних зпшальпих елементів із склопластикового арматурою невисокої піцпосгі. Випробовували 4 серії зразкіи-балок. Кожна серія складалась із 3 зразків-близшоків.

Перші три серії відрізнялись між собою різними перерізами склопластикової арматури: балки БС-1 армували стержнями

прямокутного перерізу 25x25 мм, БС-2 - 35x35 мм, БС-3 - 45x25 мм. Балки серії БС-4 мали двоягілкову арматуру з перерізом кожної гілки 16x25 мм, відстань міг;: гілками становила 20 ми.

Арматуру виготовляли з відходів скловолокна БС-7х36хЗ, що випускає Мерефянський склозавод, і карбамідної смоли КФ-МТ у

■18 , . -співвідношенні відповідно. 47 і 53 вагових часток, у горизонтальних стальних формах. Необхідну- ширину перерізу досягали встановленням поздовж бокових граней дерев’яних прокладок. Для кожної с^рії балок виготовляли 5 однакових арматурних стержнів: 3 -для армування балок. 2 - для визначення деформацішіо-міцностшіх характеристик. Темпер ату р ж ш режим відповідав оптимальному, що був встановлений у дослідженнях, які наведені у главі 2. •

Зразкн-балки виготовляли у інвентарних стальних формах з бетону одного замісу у співвідношенні компонентів 1:2,11:3,60,' цемеїгт марки 400 Валаїїлейського цементного заводу, В/Ц = 0,51. Ущільнення робили вібратором ИВ 117-2. • __

Одночасно з того ;п бетону виготовляли кубики 10x10x10 см і

*

призми 10x10x40 см. .

Видалення зразків із опалубкових форм проводилось через 10 діб. Переріз балок * 80x140 мм, доплата - 120-3 мм, товщина

захисного шару - 20 мм. ■ ■ ' ,

Зразки випробували на згин за схемою балки прольотом 100 см, що навантажена’ двома зосередженими силами у третіх частинах прольоту. -

■Внаслідок того, що балки па мали поперечної арматури, з метою -запобігання руйнування за похилим перерізом до боковій; поверхонь бетону у прпопорних зонах приформовували зовнішнє склопластикове армування у вигляді склотканини, що була насичена епоксидним зв'язуючим. - ■

Випробування проводились в машині УПМ-50, швидкість навантаження - 40...50 НУс, віітримка на етапах - до 2 хвилин. Деформації вимірювали індикаторами годинникового типу з ціною

мітки 0,01 мм, проппш - пропшомірами Аістова з цілою мітки також

0,01 мм. .

У результаті випробувань отримані такі величини:

16,2 МПа, Еьо“ 28,6х103 МПа, тимчасовий опір склопластикової арматури аСТ1 = 59 МПа при перерізі 25x25 мм і сгси=54 МПа при перерізі 45x25 мм.

Графіки проппіів балок, що були випробувані, наведені на рис.З. Характер деформування, тріїцітоутворення і руйнування зразків І.П, і ІУ серій був аналогічний тим, що мають місце у випробуваннях залізобетонних згинальних елементів. Руйнування мало плавний характер і супроводжувалось роздрібненням стиснутої зони бетону. В Ш серії збільшення відсотку армування привело до сугтєвого росту навантаження тріщгаюутвореиня. Однак, руйнування було крихким при менших навантаженнях, ніж для балок з меншим відсотком армування. ' . .

- При цьому мало місце розтискування захисного шару бетону

в розтягнутій зоні, розшарування балки та поділ на частки. Отриманий результат свідчить про необхідність введення обмеження на відсотковий вміст у згинальних балках жорсткої склопластикової арматури і на конфігурацію її поперечного перерізу.

Співставленая результатів розрахунку балок, що були випробувані, з експериментальними даними; показало задовільне співпадання. Відхилення у значеннях руйнуючих навантажень становили від.4,8 до 9,1%. _

У п'ятій, .главі наведені рекомендації з конструювання елементів з розробленою склопластиковою арматурою, яка може бути одинарною у вигляді стержня прямокутного перерізу з анкерними поширеннями на кінцях або двохгілковою з загальними

20 .

анкерними поширеннями.^ Можливе формування арматури з великою кількістю гілок, і У нерозрізних балках під час їхнього виготовлення укладання арматури пропонується виконувати за епюрою згинальних моментів.

Встановлено раціональні області впровадження результатів даної роботи і наведено приклад їх реалізації у проекті житлового будинку для Мерефянського склозаводу. Результати роботи впроваджені також у ХП(НДІ) Міністерства Оборони України.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

* . _

1. Запропоновано новий вид склопластикової невисокоміцної арматури на основі відходів виробництва скляних та ініяіх тилів волокон для конструкцій без попереднього напруження. Встановлено раціональні області застосування і типи склопластбетонних конструкцій із запропонованою арматурою, які мають корозійну тривкість, немагнітність, високі діелектричні показники.

2. Розроблено технологію ‘ виготовлення жорстко] склопластикової арматури на основі відходів виробництва скловолокна, одержано експериментальні температурні режим* твердіння армованої полімерної композиції.

3. Виконані експериментальні дослідження дозв оліїм встановити раціональні співвідношення армуючого матеріалу з вигляді відходів виробництва скловолокна та полімерної матриці н; основі карбамідної смоли.

4. . Експериментально встановлені • закономірності деформування і показники міцності запропонованої склопластиково арматури. Значення тимчасового опору і початкового модул

деформації склали відповідно <ут = 60 МПа . та = 8600 МПа. Виявлено закономірності деформування розробленої склопластикової арматури при тривалій дії навантаження. '

5. Запропоновано конструктивно-технологічні рішення анкеруваїшя склопластикової арматури на основі відходів виробництва скловолокна.

6. Розроблено методику розрахунку з утворення тріщин згинальних елементів з жорсткою склопластиковою арматурою, яка враховує п елі цінність деформумшш розтяпгутого, стиснутого бетону та склопластикової арматури.

7. Розроблено методику оцінки иапружено-деформованого

етапу та несучої здатності згинальних елементів з урахуванням пеліііійносгі деформування егиагутого бстозгу і змінності модуля деформації розтягнутої жорсткої скло пласті псової арматури за . висотою її перерізу. .

8. Експериментально досліджено роботу згинальних елементів з різними відсотками армування склопластиковою арматурою на всіх стадіях навантаження, виявлено особливості тріщіноутворения, деформування та вичерпання здатності нести навантаження.

9. Співставленая' експериментальних даних з результатами

розрахунку за розробленою методикою показало їх достатню для інженерних розрахунків відповідність; відхилення не перевищує

4,8...9,1%. •

10. Результати роботи впроваджені у проекті житлового

будинку для робітників Мерефянського склозаводу та у ХП(НДІ) МО України. ■ , ■

Основні положення дисертації опубліковані у працях:

1. Лобода О.Н. Стеклопластиковая арматура для конструкций без предварительного напряжения. -Тез. докл. "Повышение эффективности строительства”. -Харьков, 1993, с.64.

2. Лобода О.Н. (соавтор Копейко А.Е.). Неразрезные балочные конструкции со стеклопластиковым армированием. -Тез. докл. "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве". -Харьков, 1991, с.86-88.

3. Лобода О.Н., Шагин АЛ., Мольский М.М. Особенности методики кратковременных и длительных механических испытаний стеклопластиковой - арматуры. -Экспериментальные исследования инженерных сооружений. -Тез.докл.УП Всесоюзной конференции ЭИИС-91. -Сумы, 1991, с.90-92.

4. Лобода О.Н., Олифиренко А.М., Мольский М.М. Новый вид

стеклопластиковой арматуры для строительных конструкций.

Научно-практич. конф. "Ресурсосберегающие технологии и материалы в строительстве и строительной индустрзш". -Тез. докл.-сообщений. -Харьков, апрель 1992, с.7.

5. Лобода О.Н., Копейко А.Е., Грицай Н.В.

Эксперхшентальные исследования изгибаемых элементов с жесткой неметаллической арматурой малой прочности. -Тез. докл.

"Повышение эффективности строительства". -Харьков, 1993, с.61.

6. Лобода О.Н., Шагин А.Л., Копейко А.Е. Жесткая стекло пластиковая арматура для конструкций без предварительного напряжения. -Тез. докл. междунар. конф. . "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций", часть

6. -Эффективные конструкции, методы расчета и возведения зданий и сооружений. -Белгород, "Везелица", 1993, с.98-99.

7. Лобода О.Н., Копейко А.Е., Салпя Г.Ш., Стародуб Т.К. Длительные испытания жесткой • стеклопластиковой арматуры. - -Бюллетень технической шіформаціпі. -Харьков, ХПД-ІИИ) МО Украины, №2, 1995, с. 14-16.

Лобода О.Н. Стеклопластшсовая арматура на основе отходов производства стекловолокна. Диссертация: на соискание ученой степени кандидата технических паук. Специальности 05.23.05 -строительные материалы и изделия и 05,23.01 - строительные конструкції;!, здания и сооружения. Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Хорьков, 1996. ’ .

Разработаны новый вид стекло пластиковой арматуры для конструкций без предварительного напряжения, технология ес изготовления на сгснсве использования отходов стекловолокна, принципы конструирования изгибаемых элементов с ее применением. Исследованы закономерности работы полученной стеклопластиковой арматуры и указанию: элементов, разработана' методика 'их расчета с учетом реальных диаграмм деформнровашш бетона и арматуры.

Предлагаемая стеклопластшсовая арматура внедрена в проекте жилого дома и для создания специальных сооружешш.

Ключевые слова: стекловолокно, полимерное ’связующее, режим отверждения, сгеклооласгиковоя арматура, бетон, изгибаемый элемент, трещиностойкость, прочность, деформативиосгь.

■ ' Loboda O.N. Glass-plastic Armature from Waste Products of a

Fiberglass. The thesis for a competition of the scientific degree of the

24 ■ ' ' ' • . , -

Candidate of Technical Sciences. Specialities 05.23.05 - Building Materials & Makes and 05.23.01 - Building Structures, Buildings & Structures. Kharkov State Technical University of Construction and

' s ♦

Architecture. Kharkov, 1935. ,

They were made new kind of glass-plastic armature for structures without a prestress, the technology of its making from waste products of a fiberglass, principles of the designing of bent elements in which new . armature uses. It was investigated appropriateness of glass-plastic armature's and indicated elements' work, it was deviced the methodic of their calculation with the tailing into account real diagrams of concrete's and armature's deformations.

New glass-plastic armature was applied in the project of living house and for the making of special structures.

Key words; fiberglass, polymeric astrigent, glass-plastic armature, concrete, bent element, crack stability, durability, deformation parameters. , •