автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Стойкие к динамическим нагрузкам и газопроницанию волокнистые и дисперсно-упрочненные композиционные материалы для конструкций сооружений специального строительства

На правах рукописи

БОЧАРНИКОВ Александр Степанович

СТОЙКИЕ К ДИНАМИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ И ГАЗОПРОНИЦАНИЮ ВОЛОКНИСТЫЕ И ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.05 - «Строительные материалы и изделия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж - 2006

университете.

Научный консультант доктор технических наук, профессор,

Корнеев Александр Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Шмитько Евгений Иванович

доктор технических наук, профессор, Макридин Николай Иванович

доктор технических наук, профессор, Ерофеев Владимир Трофимович

Ведущая организация ОАО «Центральная научно-

исследовательская лаборатория по строительству и стройматериалам», г. Липецк

Защита состоится «20» апреля 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при ГОУВПО Воронежском архитектурно -строительном университете по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20 лет Октября, 84, корпус 3, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «18 » марта 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Власов В.В.

На правах рукописи

БОЧАРНИКОВ Александр Степанович

СТОЙКИЕ К ДИНАМИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ И ГАЗОПРОНИЦАНИЮ ВОЛОКНИСТЫЕ И ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.05 - «Строительные материалы и изделия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Липецком государственном техническом университете.

Научный консультант доктор технических наук, профессор,

Корнеев Александр Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Шмитько Евгений Иванович

доктор технических наук, профессор, Макридин Николай Иванович

доктор технических наук, профессор, Ерофеев Владимир Трофимович

Ведущая организация ОАО «Центральная научно-

исследовательская лаборатория по строительству и стройматериалам», г. Липецк

Защита состоится «20» апреля 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при ГОУВПО Воронежском архитектурно -строительном университете по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20 лет Октября, 84, корпус 3, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «18 » марта 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Власов В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Крупные промышленные и другие важные объекты должны соответствовать высоким требованиям по устойчивости их функционирования не только в обычном режиме, но и в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС), как при воздействии средств поражения военного характера, так и при возникновении природных и техногенных катастроф и аварий. Значительную роль в решении проблемы устойчивого функционирования промышленных объектов в условиях ЧС играют специальные защитные сооружения гражданской обороны и других ведомств: пункты управления, связи, убежища, укрытия для автономных резервных источников энергоснабжения и другие. Они позволяют в случае воздействия разнообразных поражающих факторов снизить, а в отдельных случаях и полностью исключить людские потери, сохранить находящиеся в сооружениях технические и инженерные системы в исправном состоянии.

В настоящее время железобетонные ограждающие конструкции специальных сооружений обеспечивают защиту от расчетных нагрузок средств поражения, но вместе с тем в них присутствуют элементы, обладающие низкой прочностью и высокой газопроницаемостью. Прежде всего речь идет о мелкозернистом бетоне в полостях стыков между сборными конструкциями, который, обладая недостаточной прочностью на растяжение, не способен оказывать требуемого сопротивления знакопеременным динамическим нагрузкам. Кроме того, сильно развитая поровая структура и низкая трещиностойкость обуславливают его высокую газопроницаемость.

Другой не менее важной проблемой является то, что защитный слой внутренних поверхностей ограждающих железобетонных конструкций не способен оказывать сопротивление откольным явлениям и может стать источником вторичного поражения укрываемого персонала в специальных сооружениях обломками бетона.

Необходимо отметить еще и о то, что из-за наличия в настоящее время эффективных средств поражения увеличивается вероятность разрушения даже самых массивных ограждающих конструкций специальных сооружений (с толщиной 5 м и более).

Успехи в области строительного материаловедения за последние годы позволили создать ряд новых волокнистых и дисперсно-упрочненных композиционных материалов, уровень свойств которых несравненно выше уровня свойств традиционных бетонов.

К таким материалам в первую очередь следует отнести мелкозернистый бетон с арматурой из отрезков стальных волокон (сталефибробетон), который обладает высокой тре-щиностойкостью, существенной прочностью на растяжение и изгиб, значительной сопротивляемостью динамическим нагрузкам (в том числе взрывным), большой стойкостью к газопроницанию и воздействию высоких температур. К ним относятся также эффективные герметизирующие дисперсно-упрочненные композиции на основе цементного вяжущего и ферромагнитного заполнителя, способных обеспечивать достаточную степень уплотнения проницаемых мест в бетоне на контакте с металлическим конструкциями под воздействием локального магнитного поля. Учитывая положительные свойства указанных композиционных материалов, возникла необходимость в исследовании целесообразности их использования в качестве малопроницаемых элементов ограждающих конструкций специальных сооружений. В соответствии с вышесказанным, целью работы являлось решение научных и практических проблем по созданию стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию дисперсно-упрочненных композиционных материалов для конструкций сооружений специального строительства на цементной основе с армирующими компонентами из отрезков стальных волокон и зернистого ферромагнитного наполнителя.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Произвести анализ причин образования дефектных мест в ограждающих конструкциях специальных сооружений. Сделать оценку прочностных свойств и газопроницаемости материалов традиционных ограждающих конструкций, используемых для

создания контуров защиты и герметизации специальных сооружений.

2. Определить основные закономерности формирования структуры высокопрочных, малопроницаемых композиционных материалов с арматурой из отрезков стальных волокон и матрицей из мелкозернистого бетона, для изготовления из них стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию ограждающих конструкций специальных сооружений на внешнем и внутреннем контурах защиты и герметизации.

3. Развить теорию и разработать методику расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона из отрезков стальных волокон для проектирования состава сталефибробетона, как материала ограждающих конструкций специальных сооружений, с заранее заданными свойствами.

4. Разработать новую технологию изготовления, стойкого к динамическим нагрузкам и газопроницанию высокопрочного сталефибробетона для элементов ограждающих конструкций специальных сооружений на внешнем и внутреннем контурах защиты и герметизации. По разработанной технологии организовать опытное производство ста-лефибробетонных конструкций и изделий.

5. Выполнить лабораторные исследования образцов, стендовые и полигонные испытания экспериментальных конструкций из сталефибробетона для определения зависимости прочностных, деформативных свойств и газопроницаемости разработанных дисперсно-упрочненных композиционных материалов от структурообразующих и технологических факторов при воздействии статических и динамических нагрузок.

6. Произвести оценку традиционных методов герметизации дефектных мест в бетоне ограждающих конструкций специальных сооружений на контактных поверхностях «металл-бетон» и разработать более эффективную.

7. Разработать технологию уплотнения трещин в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями (МГК) на цементной основе с дисперсным армирующим компонентом из зернистого ферромагнитного наполнителя под воздействием локального магнитного поля. Исследовать способы создания эффективных магнитных систем. Определить оптимальные составы МГК, параметры технологических процессов уплотнения дефектных образований в бетоне с помощью МГК.

8. Произвести оценку технической и экономической эффективностей применения стойкого к динамическим нагрузкам и газопроницанию сталефибробетона, как материала отдельных защитных элементов ограждающих конструкций специальных сооружений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе разработанной модели напряженного состояния структурных систем «стальное волокно-бетон», с учетом принятых допущений о кубической упаковке стальных волокон фиброкаркаса в бетонной матрице при их равномерном распределении и надежном сцеплении с ней:

- развиты существующие представления о закономерностях формирования микро- и макроструктуры сталефибробетона, как гетерогенного тела на стадии двух про-цессов: конструктивного, обусловленного гидратацией цемента и деструктивного, хара ктеризуемого возникновением при усадке в стальных волокнах и прилегающих к ним слоях бетона внутренних напряжений, в результате чего волокна и бетон в матрице образуют преднапряженный фибробетонный каркас, обеспечивающий повышение прочности материала и снижение его газопроницаемости.

- дополнена теория проектирования состава сталефибробетона с заранее заданными свойствами и создана методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона, учитывающая предельные размеры межфибровых расстояний и ячеек фиброкаркаса; критические значения геометрического фактора стальных волокон; рациональные степени дисперсного армирования и оптимальные значения диаметра волокон, в зависимости от технологии изготовления, прочности бетона и стальных волокон;

- определены границы и параметры преднапряженных контактных зон систем «стальное волокно-бетон», которые следует считать самостоятельными структурообразующими элементами, так как в них организуется связь между упрочняющими волокнами и бетоном, от которой в значительной мере зависят прочностные характеристики и газопроницаемость сталефибробетона, а также другие физико-механические свойства материала;

- сформулированы принципы, создана методика оценки параметров сцепления стальных волокон с бетонной матрицей по зависимостям условных касательных напряжений от взаимного смещения при работе разрушения и определены коэффициенты эффективности для каждого вида фибр по площади эпюр работы выдергивания стального волокна из бетонной матрицы с учетом технологии изготовления волокна и состояния поверхности.

2. В результате принятой гипотезы о возможности создания жесткого пространственного фиброкаркаса из стальных волокон, укладываемых в форму, с организацией ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасы разработаны две разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов:

- первая (а.с. СССР № 294055) - путем заполнения нижней части фиброкаркаса бетонной смесью с погружением в нее верхней части фиброкаркаса специальным штампом-пригрузом, в результате чего увеличивается объемная доля дисперсного армирования бетонной матрицы, повышается прочность материала, снижается его газопроницаемость;

- вторая (патент РФ № 1728432) - путем обеспечения вибрацией всплытия жесткого фиброкаркаса в мелкозернистой бетонной смеси для образования на внутренних по-верхнос-тях конструкций дополнительного слоя дисперсной арматуры в виде густовысту-пающих из бетона концов стальных волокон, в результате чего обеспечивается их надежное сцепление с материалом заполнения и возникает возможность изготовления железобетонных огражда-ющих конструкций специальных сооружений в несъемной фибробетон-ной опалубке с защитной противооткольной зоной.

3. На основе разработанной реологической модели процесса ввода бетонной смеси в фиброкаркасы для предложенных разновидностей технологии изготовления сталефибробетона способом раздельной укладки компонентов: выведена формула для определения напряжений сдвига мелкозернистой бетонной смеси при ее вводе в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования, численные значения которых находятся в прямой пропорциональной зависимости от степени дисперсного армирования, геометрического фактора стальных волокон и площади поперечного сечения потока смеси; получены теоретические расчетные и экспериментальные данные значений реологических и технологических свойств мелкозернистой бетонной смеси для ввода в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования; определены оптимальные режимы обработки мелкозернистой бетонной смеси в подготовительный период и в процессе ее ввода в фиброкаркасы.

4 Установлены зависимости основных прочностных, деформативных свойств и газопроницаемости высокоармированного сталефибробетона при воздействии статических и динамических нагрузок от структурообразующих и технологических факторов. Определены коэффициенты: динамического упрочнения сталефибробетона на сжатие и изгиб и коэффициенты газопроницаемости материала на контактных поверхностях с бетоном сборных изделий и металлическими конструкциями.

5 Предложен способ оценки трещиностойкости композиционных и других материалов по нагрузке начала трещинообразования, определяемой минмаль-ным значением времени прохождения через материал ультразвукового сигнала на стыке фаз уплотнения и разрушения при ступенчатом нагружении образца в

процессе растяжения при изгибе.

6 С учетом математической модели реологических процессов, объясняющей характер образования неплотностей в бетоне стыков на контактных поверхностях с другими материалами и поверхностями ограждающих конструкций в процессе воздействия на него растягивающих напряжений от деформаций усадки разработана технология герметизации уплотнения дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями с тонкодисперсным ферромагнитным заполнителем под воздействием локального магнитного поля. При этом: определены принципы создания и расчета эффективных магнитных систем из оксидно-бариевых магнитов и электромагнитных устройств (традиционных и по а.с. СССР № 250580); выяснен механизм процесса намагничивания магнитных герметизирующих композиций (МГК) и металлов, используемых в качестве магнитопроводов-полюсников, позволивший установить оптимальные характеристики внешнего локального магнитного поля; определены оптимальные составы МГК и рациональные параметры процесса их нагнетания в дефектные образования.

Практическая значимость работы заключается в использовании научных результатов диссертации в решении прикладных задач, связанных с разработкой нормативной, проектной и технической документации для организации промышленного изготовления и внедрения в условиях строительного производства стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию композиционных материалов на цементной основе, дисперсно-упрочненных отрезками стальных волокон и зернистыми ферромагнитными наполнителями, а также конструкций из них с целью обеспечения требуемых защитных свойств сооружений специального строительства.

Реализация результатов диссертационной работы осуществлена в следующем виде.

1. В разработке:

- рекомендаций по заделке высокопрочным и малопроницаемым сталефибробетоном стыков между сборными конструкциями специальных сооружений (ведомственный нормативный документ ВСН 166-91 МО РФ);

- рекомендаций по герметизации дефектных образований в бетоне на контакте с мета-лическими конструкциями входных устройств и вводов инженерных коммуникаций в специальных сооружениях магнитными герметизирующими композициями под воздействием внешнего локального магнитного поля (ведомственный нормативный документ ВСН 16691 МО РФ);

- рекомендаций по использованию сталефибробетона при устройстве оснований под кровли воинских зданий и специальных сооружений (ведомственный нормативный документ ВСН 165-91 МО РФ);

- рекомендаций по технологии изготовления сталефибробетонных конструкций за-щит-ных кабин от действия аварийных взрывов для предприятий снаряжающей промышленности (отчет по НИР шифр 4877 - ФД);

- проектов одно- и двухэтажных сооружений с конструкциями несъемной опалубки из сталефибробетона по патенту РФ № 1728432: рабочие чертежи шифры Э-0013 ЖД 1 и Э-0013 ЖД 2 (заказчик ТУ КС МОРФ, исполнитель - центральный проектный институт МО).

2. В организации опытного производства экспериментальных конструкций из вы-сокопрочного сталефибробетона и возведении из них натурных фрагментов защитных со-оружений на испытательных площадках НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ.

3. В использовании разработанной технологии герметизации дефектных образовавши в бетоне на контакте с металлическими изделиями магнитными герметизирующими композициями в ограждающих конструкциях на отдельных эксплуатируемых специальных сооружениях МО РФ.

4. Во внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

подготовки специалистов строительного профиля по курсу «Безопасность жизнедеятельности» в Липецком государственном техническом университете.

Достоверность и обоснованность результатов работы обусловлены: - современной методологией исследования; использованием фундаментальных основ и закономерностей строительного материаловедения в целом и композиционных материалов в частности, изложенных в работах ведущих ученых в указанной области И.Н. Ах-вердова, Ю.М. Баженова, О .Я. Берга, И.В. Волкова, В.П. Вылегжанина, В.А. Заварова, В.Т. Ерофеева, П.Г. Комохова, О.В. Коротышевского, K.M. Королева, Б.А. Крылова, Л.Г. Курбатова, Г.Б. Лагутиной, И.А. Лобанова, Н.И. Макридина, Л.А. Малининой, В.Т. Перцева, Ю.Б. Потапова, Ф.Н. Рабиновича, Ш.М. Рахимбаева, В.П. Романова, Г.С. Родова, Б.Г. Скрамтаева, Соколовой Ю.А., Г.Н. Ставрова, B.C. Стерина, И.К. Суровой, В.П. Трамбовецкого, Т.К. Хай-дукова, В.И. Харчевникова, Е.М. Чернышева, Шмитько Е.И., а также У. Брауна, Ф. Виттма-на, А. Гриффитса,Э.В.А. Келли, Дж. Купера, А. Лосье, Ф. Макклинтона, Дж. Ромуальди, А. Скарендаля, Дж. Ханнанта, Л.Е. Хакмана, Г.С. Холистера, Дж. Эджингтона и др.

корректностью постановки теоретических задач, принятых допущений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследований;

удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;

организацией опытного производства высокопрочных, малопроницаемых стале-фибробетонных конструкций по технологиям раздельной укладки компонентов (а.с. СССР № 294055 и патенту РФ № 1728432 ) в НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ;

успешным использованием в реальных процессах герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений МО РФ разработанных магнитных композиций и технологий уплотнения дефектных мест под воздействием внешнего магнитного поля с использованием устройств по а.с. СССР №250580, 1204737,1312179;

включением основных результатов работы в ведомственные нормативные документы (в Инструкции МО РФ: ВСН 165-91, ВСН 166-91);

успешными испытаниями конструкций из высокоармированного сталефибробе-тона на проницаемость и воздействие взрывных нагрузок на стендах и полигонах НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы в период с 1986 по 2006 годы докладывались на X научно-технической конференции в Ленинградском высшем военном инженерном строительном училище им. генерала армии А.Н. Кома-ровского, на VIII ленинградской конференции по бетону и железобетону, на семинарах в Санкт-Петербургском институте повышения квалификации работников Минэнергии, на совещаниях в Техническом управлении Капитального строительства Министерства обороны, в научно-техническом комитете при Заместителе Министра обороны по строительству и расквартированию войск, на научно-технических конференциях в 26 ЦНИИ Министерства обороны РФ, на заседании кафедр строительных материалов и строительного материаловедения Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, Липецкого государственного технического университета, Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, на V международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» г.Тула 30 июня -2 июля 2004 г.

Публикации, Основное содержание диссертации изложено в 38 печатных работах, в том числе: в монографии, учебном пособии, методическом указании к лабораторной работе, двух ведомственных нормативных документах, 5 изобретениях, 19 статьях и 9 тезисах докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, заключения, 9 разделов, содержащих 404 страниц машинописного текста, включая 126 иллю-

страцию, 88 таблиц, список использованных источников литературы из 225 наименований. Кроме того, в диссертацию включено приложение на 10 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В связи с успехами строительной науки о возможности изготовления новых эффективных, высокопрочных волокнистых и дисперсно-упрочненых композиционных материалов, возникла необходимость в исследовании целесообразности их использования в качестве малопроницаемых элементов ограждающих конструкций специальных сооружений.

В основном, внимание исследователей, занимающихся вопросами оценки применения строительных композиционных материалов в специальном строительстве, привлекает сталефибробетон, который получают путем армирования бетона отрезками стальных волокон.

Отличительными особенностями сталефибробетона являются: высокая плотность и прочность, значительная трещиностойкость, низкая газопроницаемость, способность оказывать существенное сопротивление знакопеременным динамическим нагрузкам.

В результате многочисленных исследований было установлено, что изготовление высокопрочного сталефибробетона обеспечивается возможностью регулирования свойств данного материала на основе формирования его структуры технологическими факторами в процессе дисперсного армирования мелкозернистой бетонной смеси отрезками стальных волокон. На уровне микроструктуры вопрос решается снижением количества пор и дефектных дислокаций вводом в бетонную смесь дисперсной арматуры, а также эффективных модифицирующих добавок и наполнителей. На уровне макроструктуры вопрос решается за счет обеспечения оптимальных процессов взаимодействия упрочняющих стальных волокон с бетонной матрицей в зоне их контакта.

Различают две технологии изготовления сталефибробетона: способом совместного перемешивания исходных материалов (бетонной смеси и отрезков стальных волокон) и с раздельной укладкой компонентов с виброформованием.

Технология изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом совместного перемешивания компонентов имеет много недостатков. Наиболее существенным из них является комкование фибры с геометрическим фактором tld = 80 ... 120 в процессе перемешивания ее с мелкозернистой бетонной смесью (в случае объемного насыщения смеси волокнами более 3 %), что снижает однородность бетонной смеси, ограничивает количество вводимых волокон и их длину. Еще одним из главных недостатков данной технологии можно считать низкую подвижность и плохую удобоукладываемость сталефибробетонной смеси в формах и опалубках.

Разрушение сталефибробетонных конструкций, изготовленных по технологии совместного перемешивания компонентов, сопровождается не разрывом волокон, а их выдергиванием из бетона. Объясняется это тем, что при использовании фибры с геометрическим фактором С /d = 80 ... 120 не обеспечивается достаточная анкеровка фибры в бетонной матрице.

Изготовление сталефибробетона по технологии с раздельной укладкой компонентов позволяет освободится от многих перечисленных выше недостатков, присущих технологии совместного перемешивания компонентов. Достигается это двумя способами: увеличением доли дисперсной арматуры в бетонной матрице (до 5 ... 9 % по объему); применением в технологических процессах более длинной фибры (с геометрическим фактором ИА= 120 ... 360), в результате чего обеспечивается достаточная анкеровка волокон в бетонной матрице и повышается прочность материала.

Сравнительные исследования двух технологий, проведенные K.M. Королевым, показали, что при одинаковых составах бетонной матрицы и примерно одинаковых долей дисперсной арматуры в ней, сталефибробетон, изготовленный по технологии с раздельной укладкой компонентов имел прочность на растяжение, в три раза превышающую прочность

сталефибробетона, изготовленного по технологии совместного перемешивания компонентов. Несмотря на значительную эффективность, технология изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов исследована недостаточно. Известны немногочисленные публикации: Г.Ф. Тобольского, И.Ф. Ципенюка, О.В. Коротышевского, автора данной работы и некоторых других.

В технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов до сих пор не решены следующие важные проблемы: не полностью исследованы закономерности формирования микро- и макроструктуры высокоармированного сталефибробетона (цу = 5 ... 9 %) с длинной фиброй (с геометрическим фактором Ий= 120 ... 360 и более); нет общепризнанной теории и методики расчета оптимальных параметров дисперсной арматуры и фиброкаркасов для проектирования высокопрочного сталефибробетона с заранее заданными свойствами; отсутствуют данные реологических и технологических характеристик мелкозернистых бетонных смесей и режимов их обработки в процессе ввода в фиброкаркасы и при виброформовании ста-лефибробетонных изделий; неполностью исследованы процессы взаимодействия систем «стальное волокно-бетонная матрица», не до конца установлена роль контактной зоны «металл-бетон» и ее влияние на свойства высокоармированного сталефибробетона; отсутствует общепринятая методика оценки сцепления стального волокна с бетоном; нет данных о зависимости от структурообразующих и технологических факторов прочностных, деформативных свойств, газопроницаемости и других физико-механических характеристик высокоармированного сталефибробетона с волокнами, имеющими большой геометрический фактор (£/с! =120 ... 360 и более).

Таким образом, перечисленные проблемы позволили определить объекты и направления исследований, результаты которых приведены ниже.

Процесс регулирования свойств композиционных материалов, разработанный многими исследователями имеет характерное направление «структура-реологические и технологические свойства - технологии изготовления - прочностные и другие физико-механические характеристики - область применения». Ключевым элементом в этом процессе следует считать структуру, так как именно она определяет требования к исходным компонентам, их массовое и объемное соотношение, а также условия и режимы обработки при осуществлении технологических операций. В таком случае можно утверждать, что все основные прочностные и другие физико-механических свойства композиционного материала зависят от его структуры. При этом осуществлять процесс структурообразования композиционных материалов необходимо на основе следующих принципиальных положений.

Оптимизация структуры бетонной матрицы сталефибробетона (СФБ)

В процессе исследования регулирования свойств СФБ особое внимание уделено бетонной смеси, которая представляет собой многокомпонентную, полидисперсную систему, получаемую при затворении водой смеси цемента с заполнителями и добавками.

Мелкозернистая бетонная смесь для изготовления СФБ и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов должна быть очень подвижной и удобоукла-дываемой в фиброкаркасах. В то же время указанные свойства бетонной смеси не должны чрезмерно снижать прочностные характеристики материала.

Для увеличения подвижности бетонной смеси, что чрезвычайно важно для изготовления сталефибробетона и конструкций из него по технологии с раздельной укладкой компонентов, необходимо уменьшение флокулообразующих процессов.

Это достигается разными мерами: увеличением водоцементного отношения; введением больших молекул модифицирующих добавок, адсорбирующихся частицами цемента и препятствующих образованию флокул; использованием высокоскоростного турбулентного перемешивания для диспергации флокул цемента; вибрированием смеси с временным разрушением флокул под воздействием внешних.

сил вибрации.

Таким образом, становится понятно, что в случае чрезмерного увеличения водо-цементного отношения подвижность бетонной смеси увеличивается и улучшается ее удобоукладываемость. Однако, в процессе твердения излишки воды будут увеличивать поровое пространство бетонной матрицы, снижая прочностные свойства СФБ (рис.1).

Для определения оптимальных значений водоцементного отношения для бетонных смесей, используемых в процессе изготовления СФБ и конструкций из него по технологии с раздельной укладкой компонентов, исследовались составы с модифицирующими добавками и без них (табл. 1).

Выполненные исследования позволили определить оптимальные количественные соотношения исходных компонентов для рекомендуемых составов бетонных смесей, используемых в процессе изготовления сталефибробетона по технологии с раздельной укладкой компонентов. Массовое соотношение между цементом и песком должно быть в пределах 1 : 1,5 ... 1 : 2 при водоцементном отношении 0,45 ... 0,50 и 0,35 ... 0,40 при введении в смесь пластифицирующих добавок.

Кроме того, свойства бетонных смесей существенно зависят от заполнителя. Учитывая, что зерна песка в мелкозернистой бетонной смеси расположены достаточно далеко друг от друга, а удельная поверхность частиц песка мала, действие поверхностных сил на данном макроструктурном уровне невелико.

Вместе с тем, поверхность зерен песка воздействует на прилегающие слои цементного теста. За счет действия адсорбционных и молекулярных сил эти слои теряют подвижность и смесь приобретает плохую удобоукладываемость.

Таблица 1

Влияние водоцементного отношения на расплыв конуса бетонной смеси

Состав бетона в частях по массе Расплыв конуса, мм при водоцементном отношении

(Цемент: песок) Пластификатор С-3 Микрокремнезем 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

1:1,5 - - 15 85 145 215 -

1:1,8 - - - 55 125 185 -

1:2 - - - 28 95 155 225

1:1,8 0,01 - 115 185 - - -

1:2 0,01 - 85 145 200 - -

1:2 0,01 0,1 - 48 105 165 225

Учитывая специфику технологии изготовления СФБ способом раздельной укладки, при которой бетонная смесь вводится в мелкие ячейки фиброкаркаса (3 ... 5 мм), следовало определить оптимальную область геометрических размеров заполнителя.

Установлено, что для бетонных смесей состава 1 : 1,5 .... 1 : 2, используемых для изготовления СФБ по технологии с раздельной укладкой компонентов, оптимальный модуль крупности песка должен быть в пределах 1,5 ... 1,6 и количество крупных зерен (1,25 и 2,5 мм) не должно быть более 15 % от массы всех зерен в смеси. Известно, что применение более крупного песка в мелкозернистом бетоне повышает прочностные характеристики ма-

териала. В таком случае, снижение прочностных свойств СФБ в случае применения в бетонных смесях песка с модулем крупности более 1,5 ... 1,6, как это видно из рисунка 1 б происходит, очевидно, потому, что ввод бетонных смесей в фиброкаркасы с заполнителем из крупного песка приводит к заклиниванию больших зерен песка в мелких ячейках, вследствие чего в указанные места проникает водонасьпценное цементное тесто, материал становится неоднородным, а его прочностные характеристики ухудшаются.

а б

Прочно- зи стьна сжатие, МПа 70

60

50

N

4

'1

ч * Л

А

V

30

Прочность 25 СФБ при изгибе,МП

0,28 0.32 0,38 0,42 0,48

Водоцементное отношение

СФБ с объемной долей фибр 5%

-О—То же, 3%

Мелкозернистый бетон

20

15

10

/ / \ \

г- У /

§00 _Марк

1,2 1,4 1,6 1,8 Модуль крупности песка

Рис. 1. Влияние на прочностные характеристики материалов водоцементного отношения (а) и модуля крупности песка (б)

Механизм улучшения структуры бетона и свойств бетонной смеси модифицирующими добавками достаточно подробно изложен в работах Ю.М. Баженова, П.А. Ребиндера, И.Т. Розенберг, В.Б. Ратинова, Б.В. Дерягина и др.

Учитывая, что ряд отечественных разжижающих добавок типа МФ-АР, С- 3, 10-03 и некоторые другие имеют невысокую стоимость и мало в чем уступают аналогичным модифицирующим добавкам типа Сикамент, Мультипласт, Мельмент и др., изготавливаемым за рубежом, решено было исследовать свойства следующих наиболее распространенных и широко применяемых в строительном производстве отечественных пластифицирующих добавок: С-3 (ТУ 6-14-625-85) Новомосковского химического комбината, ЛСТ (ОСТ 13-18383) и ЛСТМ-2 (ТУ 13-287-85) Сясьского ЦБК. Была принята следующая методика исследований. Приготовление цементного теста производилось на портландцементе М 500 Липецкого цементного завода при постоянном водоцементном отношении, равном 0,27. Все добавки вводились совместно с водой затворения. Перемешивание паст осуществлялось в лабораторном смесителе принудительного действия со скоростью вращения ротора 40 об/мин. Подвижность цементных смесей определялась при помощи стандартного конуса по методике ГОСТ 5802-86; воздухововлечение - объемным методом в стандартной емкости по ГОСТ 10181-2000. Прочность цементного камня на сжатие и изгиб в возрасте 28 сут. определялись путем испытания образцов-балочек размерами 4 х 4 х 16 см.

Оценка влияния пластифицирующих добавок на технологические свойства цементных смесей и прочность цементного камня была произведена по разжижающему эффек-

ту, воздухововлечению и прочности. Результаты исследований приведены на рисунках 2 и 3. Установлено, что в интервале дозировок 0,3 ...1,0 % наибольший пластифицирующий эффект наблюдается у добавки С-3. Следует отметить, что все используемые добавки пластифицируют цементное тесто, начиная с определенного предела (при дозе 0,3 % от массы цемента). При содержании добавки в цементной пасте менее указанного предела эффект разжижения не наблюдается.

Объяснение указанным явлениям следует искать в механизме контактных взаимодействий между частицами цемента, участвующих в процессе гидратации.

250 200 150 100 50 0

1 /

А

Г

** 1

\ 1

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Количество добавки в % от массы цемента . пластификатор С-3 -о-То же ЛСТ -й-То же ЛСТМ-2 с добавкой

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Клоичество добавки в % от массы цемента -Ппаспфкагор С-3 -о-То же, ЛСТ -й-То же, ЛСТМ-2 с добавкой

Рис. 2. Влияние пластифицирующих добавок на технологические свойства цементного теста: расплыв конуса бетонной смеси (а) и воздухововлечение (б)

Известно, что степень разжижения периодических коллоидных систем (ПКС) цементного теста, характеризуемая расплывом конуса, главным образом, определяется величиной статического напряжения сдвига т. Величина т , в свою очередь, является интегральным параметром, зависящим от количества коагуляционных контактов в ПКС и силы сцепления в единичном контакте.

Молекулы суперпластификаторов, вводимые в цементные пасты в малых количествах (до 0,3 % от массы цемента), адсорбируясь на поверхности частиц твердых фаз, первоначально экранируют наиболее энергетически активные центры поверхности частиц, что уменьшает величину межмолекулярных сил притяжения между частицами, способствуя их дезагрегации и уменьшению числа сухих контактов между ними.

На втором этапе, характеризуемом постепенным увеличением концентрации суперпластификатора в цементной пасте с 0,3 % до некоторого предельного значения, адсорбционные слои молекул добавки покрывают всю поверхность частиц и. постепенно утолщаясь, приводят к раздвижке частиц за счет проявления сил электростатического отталкивания. Величина сил сцепления при этом уменьшается, что при неизменном

количестве единичных контактов приводит к уменьшению напряжения сдвига и, как следствие, к разжижению цементной пасты. Очевидно, что разжижение прекращается, когда толщина адсорбционных слоев пластификатора достигнет величины, соответствующей предельному насыщению адсорбционных сил поверхности.

Воздухововлекающая способность исследуемых суперпластификаторов также различна. Так добавка С-3 при любых ее дозировках практически не вовлекает воздух в цементные пасты, тогда как пластификаторы ЛСТ (лигносульфонатного комплекса) являются хорошими воздухововлекающими веществами.

Пластификаторы по разному влияют на прочностные характеристики затвердевшего цементного камня. Так, если добавка С-3 при любых ее дозировках практически не снижает прочность цементного камня, то все добавки лигносульфонатного комплекса значительно снижают эти характеристики (см. рис. 3).

а б

№

0,2 0,3 0,4 0,5 0,В 0,7 0,8 0,9 1 Количество добавкн в % от иассы цемента -О- Пластификатор И -о-То же, ЛСТ -л-То же, ЛСТМ-2 с добавюй

—Пласт ифи катор С-3

—о—То же, ЛСТ

-Тоже, ЛСТМ-2 с добавкой

(■.г^мававнтшII * Количество добавки в % от массы цемента

Рис. 3. Влияние пластифицирующих добавок на прочностные характеристики цементного камня: при сжатии (а) и растяжении при изгибе (б)

Таким образом, установлено, что наиболее эффективным модификатором структуры цементного камня из исследованных отечественных добавок для изготовления сталефиб-робетонов по вновь предлагаемым технологиям можно считать суперпластификатор С-3. На рисунке 4 а приведены результаты исследования влияния суперпластификатора С-3 на прочность сталефибробетона, изготавливаемого по технологии с раздельной укладкой компонентов. Дозу пластификатора С-3 в количестве 0,8 % от массы цемента следует считать оптимальной.

Известен факт положительного воздействия на бетонную смесь турбулентного перемешивания. В результате улучшаются реологические и технологические свойства смеси, повышается прочность материала. Эффект активации при этом заключается в расщеплении флокул цементно-водной суспензии за счет увеличения числа соударений частиц при турбулентном режиме перемешивания. Влияние турбулентной активации проверено в лабораторных условиях с помощью смесителя, изготовленного на базе электросверлилки ИЭ-1015. Результаты испытаний приведены на рисунке 4 б.

Установлено, что механическое активация бетонной смеси улучшает ее удобоукла-дываемость и повышает прочность бетона на 15 ... 16 %. При этом время перемешивания должно быть не менее 3 минут.

^с 601

____с

А \

/

/

0 2 4 6 8 10 12

Время активации бетонной смеси, мин.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Доза пластификатора в % от массы цемента

—о— СФБ с объемной долей фибры 5% -о— Тоже. 3% —л— Мелкозернистый бетон

Рис. 4. Влияние количества добавки и времени активации на свойства материалов: а - зависимость прочностных свойств СФБ и бетона от дозы пластификатора С-3; б - влияние механической активации на удобоукладываемость бетонной смеси и прочность бетона

Реологическая модель процесса ввода бетонной смеси в фиброкаркасы

Для оценки реологических свойств бетонной смеси при изготовления изделий из СФБ по технологии с раздельной укладкой компонентов принята модель процесса ее ввода в условно принятую элементарную ячейку фиброкаркаса, схема которой показана на рисунке 5. Процесс определения напряжений сдвига при вводе бетонной смеси в фиброкаркас исследовался на основе следующих допущенияй: упаковка стальных волокон в бетонной матрице по объему формы кубическая; волокна в объеме формы расположены равномерно и отделены друг от друга слоем бетонной смеси; длина волокон равна высоте слоя бетонной смеси, вводимого в фиброкаркас и форму.

При вводе мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас, когда на смесь, уложенную в форму воздействует вибрация, структура смеси разрушается и силы сцепления между частицами цементного теста уменьшаются до минимума. В это время наступает момент тиксотропного разжижения, при котором значение предельного напряжения сдвига становится очень малой величиной. По утверждению академика Ю.М. Баженова поведение мелкозернистой бетонной смеси в этих условиях можно с определенной степенью приближения описать известным уравнением Ньютона.

а б

ял*

1,15^ 1,12 1,09 1,06 1,03 1

Рис. 5. Схема реологической модели ввода мелкозернистой бе тонной: а - силы, противодействующие сдвигу бетонной смеси; б - силы сцепления, воздействующие на волокно; 1 - стальные волокна; 2 - мелкозернистая бетонная смесь; 3 - силы вибрации с определенной частотой и амплитудой колебаний; 4 - силы взаимодействия бетонной смеси с поверхностью стальных волокон

В процессе заполнения ячеек фиброкаркаса бетонная смесь взаимодействует с по- .

верхностью стальных волокон. Для преодоления сцепления между бетонной смесью и волокнами требуется дополнительная сила, величина которой пропорциональна площади контактируемой поверхности. С учетом коэффициента взаимодействия, учитывающего состояние поверхностей стальных волокон, определена формула напряжений сдвига мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасах

(!)

где х 5П) - напряжение сдвига бетонной смеси в фиброкаркасе; т н, - величина сцепления бе-тонной смеси с волокнами ; кг - коэффициент взаимодействия бетонной смеси с поверхностью волокон, 1/м2; А г-ь - площадь сечения потока бетонной смеси, вводимой в фибро-каркас; ц»- коэффициент объемной доли дисперсной арматуры в форме (фиброкаркасе); Ий - геометрический фактор стальных волокон (фибры).

На рисунке 6 приведены графические зависимости основных реологических характеристик бетонных смесей при вводе их в фиброкаркасы от различных факторов.

В результате исследований определен ряд параметров, необходимых для качественного обеспечения процесса виброформования мелкозернистых бетонных смесей в фиброкаркасах с разной степенью армирования: рациональная область используемых составов с соотношением между массой цемента и песка 1:1,5 ... 1:2, воды и цемента 0,35 ... 0,45; амплитуда колебаний виброплощадки 0,8 ... 1,0 мм при частоте 2800 кол/мин.; диаметр стальных волокон 0,5 ... 0,7 мм.

а б

| Гладкая. <1=0,3 мм

■ То же, 0,5 мм

—То же, 0,7 мм

—Гофрированная,

й=0,3 мм —О—Тоже, 0,5 мм

—о—То же, 0,7 мм

Ж фрезерованная из стали,с1=0,3 мм —м—То же, 0,5 мм

- То же, 0,7 мм

Ам 1ЛИТ /да 1 олё1 >ани >1, мь

ч \

ч

№ 0,4 0,45 «,5 0,55 Ц

Волвимсммс агнвсяж

-°-Сктсмкв1Щ|11*Л1фтпч|С-3=1:1г:В,1)1 -о-То«,|:!Д1|

- 100 Е

/

/

1/

/

1 ■

2 3 4 5 6 Обсм фибровой арматуры,%

Рис. 6. Реологические свойства мелкозернистой бетонной смеси: а - вязкость бетонных смесей; б - напряжение сдвига бетонных смесей в фиброкаркасах

Как известно, в производственных условиях оценку качества бетонной смеси удобнее производить не по реологическим, а по технологическим свойствам (по подвижности и удо-боукладываемости). Удобоукладываемость бетонной смеси в фиброкаркасах определялась на специальном приборе с размерами 600 х 200 х 200 мм, моделирующем условия ее ввода в фиброкаркасы. Нижняя часть прибора заполнялась фиброй с образованием фибро-каркаса, верхняя бетонной смесью.

Для приготовления мелкозернистой бетонной смеси в качестве вяжущего использовался портландцемент липецкого завода марки 400. В качестве заполнителя использовался песок с модулем крупности 1,5.

На первом этапе исследований определена зависимость удобоукладываемости мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасах из фибры диаметром 0,5 и 0,7 мм от ее подвижности. При этом подвижность смеси оценивалась величиной погружения в нее стандартного конуса по ГОСТ 5802-86. Результаты приведены на рисунке 7 а. На втором этапе произведена оценка удобоукладываемости мелкозернистой бетонной смеси в зависимости от геометрического фактора стальных волокон (рис. 7 б).

Установлено, что при изготовлении сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки армирующего компонента и мелкозернистой бетонной смеси, подвижность смеси при вводе ее в фиброкаркас методом вибролитья должна приниматься из расче-та: 6 ... 7 см погружения стандартного конуса для ввода в фиброкаркасы из фибры диаметром 0,7 мм и более, 10 ... 11 см для ввода в фиброкаркасы из фибры диаметром 0,5 мм. Водоцементное отношение в бетонных смесях с составами цемент: песок = 1 : 1,5 ...1 : 1,75 должно быть в пределах 0,35 ... 0,45.

В качестве дисперсной стальной арматуры при изготовлении СФБ и конструкций из него применяются отрезки стальных волокон (фибра) диаметром 0,3... 1,0 мм. При этом геометрический фактор И<1 (отношение длины волокна к диаметру) может быть в пределах 80... 120 в традиционных технологиях изготовления и 120 ... 360 и более в технологиях изготовления СФБ способами раздельной укладки компонентов. Степень дисперсного армирования мелкозернистого бетона по объему может быть в пределах 1,0 ... 5,0 % и до 9 % с пригрузом.

а б

2 3 4 5 6 7 8 Э 10 11 12

Подвижность бетонной смеси, см

"Диаметр фибры 0,7 мм Л То же, 0,5 мм

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Геометрический фактор фибры

-Удобоукладываемость бетонной смеси, с

Рис. 7. Зависимость удобоукладываемости бетонной смеси от ее подвижности (а) и геометрического фактора стальных волокон (фибры)

Роль дискретной арматуры в формировании структуры сталефибробетона на разных стадиях технологического процесса

В общем случае сталефибробетон — это композиционный материал в виде микро- и макроскопических гетерогенных систем, состоящий из различных по своим свойствам фаз, структурных компонентов и элементов, разграниченных характерными поверхностями раздела (табл. 2), от состояния которых в значительной мере зависят прочностные и другие физико-механические свойства данного композиционного материала. Как уже было сказано ранее, в строительной практике наиболее распространенными технологиями изготовления сталефибробетона являются способы: совместного перемешивания и раздельной укладки компонентов. Учитывая высокие требования по прочности и проницаемости, предъявляемые к конструкциям сооружений специального строительства, проведенный нами анализ показал возможность применения сталефибробетона, изготавливаемого лишь по технологии с раздельной укладкой (табл. 3).

Макридин Н.И. и его ученики справедливо утверждают о том, что эксплуатационные свойства и долговечность бетонов, в том числе и армированных дискретной арматурой, зависят от интенсивности и завершенности в них процессов гидратации цемента, а также структурообразования в процессе твердения. Они предлагают кинематику структурообра-зования бетонов оценивать показателями двух взаимно конкурирующих процессов: конструктивного и деструктивного. Конструктивные процессы обусловлены гидратацией цемента, формированием конденсационно-кристаллизационной структуры и воздействием внешних механических сил, а деструктивные - возникновением собственных внутренних напряжений в бетоне в результате объемных деформаций усадки и протекания процессов перекристаллизации.

На основе двух указанных процессов в работе исследована роль дисперсной арматуры в формировании структуры сталефибробетона.

Изготовление сталефибробетона и конструкций из него, по предложенным нами разновидностям технологии с раздельной укладкой компонентов, было осуществлено исходя из гипотезы о том, что при укладке дискретных стальных волокон в форму в ней образуется жесткий пространственный фиброкаркас с ячейками, размеры которых позволяют обеспечить ввод в них подвижной мелкозернистой бетонной смеси литьем, вибролитьем или нагнетанием.

Таким образом первой стадией структурообразования сталефибробетона, изготавливаемого по технологии с раздельной укладкой компонентов можно считать формирование фиброкаркаса по размерам изготавливаемой конструкции. Укладка волокон в форму производят специальными устройствами типа «беличье колесо», по а.с. СССР № 1066812 и другими. Основным структурообразующим элементом на данном этапе являются отрезки стальных волокон, которые в объеме формы распределяются произвольно или ориентированно в зависимости от принятой технологии и устройству помощью которых волокна укладываются в форму.

Состояние фиброкаркаса в форме зависит от геометрических размеров стальных волокон (фибры), точнее от величины параметра, который в специальной литературе полу-

I

чил название геометрический фактор — (отношение длины волокна к диаметру). О cotí

стоянии фиброкаркаса в форме в зависимости от — стальных волокон можно судить по

d

данным рисунка 8, полученным нами в результате экспериментальных исследований укладки фибры в форму с разной геометрией, профилем поперечного сечения и микрорельефом поверхности.

Таблица 2

Структурообразующие системы сталефибробетона и параметры для их оценки

Структурообразующие системы Параметры для оценки структурообразующих компонентов и элементов

Компоненты Элементы

Фибро каркас Отрезки стальных волокон Геометрический фактор

Объемная доля волокон в фнброкаркасе,^,.

Диаметр стальных волокон

Межфибровое расстояние, размеры ячеек фиброкаркаса, В

Зерна, тонкодисперсные частицы ферромагнитного наполнителя Размеры дисперсных частиц

Матрица Бетонная смесь Твердая фаза Цемент, песок, наполнитель Количественное соотношение составляющих бетонной смеси Структурная вязкость, напряжение сдвига

Жидкая фаза Вода с пластифицирующей добавкой

Бетон Твердая фаза Цементный камень, армирующие элементы, зерна заполнителя и наполнителя Плотность, прочность, твердость и др. физико-механические характеристики Пористость, газопроницаемость

Жидкая и газообразная фазы Поры геля, контракцион-ные и капиллярные

Поверхность раздела между структурными компонентами Контактная зона между поверхностями раздела Цементный камень - стальные волокна Сцепление волокон с цементным камнем

Цементный камень - зерна заполнителя и наполнителя -

Таблица 3

Анализ возможности применения фибробетонов разных технологий в качестве материала конструкций специальных сооружений

Прочностные свойства на

Технология сжатие Яд, изгиб и со- Вывод

противление газопроница- о возмож-

Материал изготовления нию Я^р Недостатки,

достоинства

ности

примене-

ния

Фнбробетон с Совместное 1.2 2 2 1.Хрупкость волокон.

дисперсной перемеши- ...1,3 ...3 ...2,2 2.Неоднородная структу-

арматурой из вание компо- ра, невысокие прочност- Непри-

волокон: нентов ные и др. свойства. годен

стекла, ба- 3.Низкая экономическая

зальта, эффективность.

углерода

Фибробетон с Совместное 1,2 2,5 2 1.Комкование фибры и

дисперсной перемеши- ...1,4 ...3 ...2,5 плохая удобоукладыва-

арматурой из вание компо- мость в формах.

стальных нентов 2. Неравномерное распре- Не-

волокон деление фибры, неоднородная структура, невысокие проч-ностные и др. свойства. 3.Невысокая экономическая эффективность. пригоден

Фибробетон с Раздельная 1.5 5 3 ¡.Возможность визуально-

дисперсной укладка компо- ... 1,75 ...б ...5 го контроля за распреде-

арматурой из нентов лением фибры и вводом

стальных бетонной смеси в фнбро- Приго-

волокон каркасы. 2.Высокая однородность структуры. 3.Высокие прочностные и др. свойства. 4. Значительная экономическая эффективность. ден

10 9 8 7

о

2 б =; о а

Я 5

<=5 О <=С

« 4

£ ш га ю О

50 100 150 200 250 300 350 400 Геометрический фактор 1М

а — зависимость объемной доли волокон от геометрического фактора и характер состояния фиброкаркаса; б - отсутствие фиброкаркаса (волокна в виде сыпучей массы); в — фиброкаркас с пространственной ориентацией волокон; г -фиброкаркас с горизонтальной ориентацией волокон; 1 - область графической г

зависимости «цу—», характеризующая состояние волокон в виде сыпучей масс!

С

сы; 2 - область зависимости «ц.у- — ». характеризующая пространственный фиб-

¿/

С

рокаркас в форме; 3 - область зависимости —», характеризующая фибро-

<1

каркас с горизонтальной ориентацией волокон

Рисунок 8. Характер образования фиброкаркаса в форме

Характерное состояние фиброкаркаса в зависимости от геометрических размеров стальных волокон следующее.

(

Короткие волокна, у которых — < 50, не могут образовывать фиброкаркас, так

d

как они укладываются в форму в виде сыпучей массы (область 1 на рисунке 8). Такие волокна могут применяться для изготовления сталефибробетона и конструкций из него по технологиям совместного перемешивания компонентов, роликового формования и торкретирования.

£

Отрезки волокон с —=75 ... 125, которые при укладке в форму образуют жесткий d

пространственный фиброкаркас с трехосной ориентацией фибры (область 2 на рисунке 8). Такие волокна удобны для изготовления сталефибробетона и изделий из него по технологиям совместного перемешивания и раздельной укладки компонентов при изготовлении конструкций с небольшими поперечными сечениями (производство перемычек, заделка полостей стыков между сборными изделиями и др.).

е

Отрезки волокон с —= 150 ...360 и более, которые при укладке в форму ориенти-d

руются в фиброкаркасе в горизонтальном направлении (область 3 на рисунке 8). Такие волокна целесообразно применять при изготовлении тонкостенных и изгибаемых конструкций, например панелей несъемной опалубки стен и перекрытий, дорожных и аэродромных плит, панелей ограждений лоджий и балконов. Применять их можно только при изготовлении сталефибробетона и конструкций из него по технологии с раздельной укладкой компонентов. В случае использования таких волокон в технологии совместного перемешивания такая фибра комкуется и плохо перемешивается с бетонной смесью.

Структурообразование сталефибробетона на следующих технологических стадиях и этапах характеризуется процессами взаимодействия структурообразующих элементов и их связей на микро- и макроскопических уровнях при гидратации цемента, схватывании бетонной смеси и твердении бетона в ячейках фиброкаркаса. После приготовления бетонной смеси и ввода ее в ячейки фиброкаркаса, сталефибробетонная смесь характеризуется мгновенным увеличением прочности (табл. 6). Этот факт подтверждает наш вывод о положительном влиянии дисперсного армирования на структурообразовательные процессы в начальной стадии твердения композитного материала. Увеличение прочности объясняется пространственной жесткостью каркаса и тем, что после заполнения ячеек бетонной смесью повышается трение между элементами, ограничивается перемещение всех составляющих компонентов.

Таблица 6

Пластическая прочность материалов в начальные часы твердения___

Состав в частях по массе Мелкозернистый бетон Сталефибробетон, 5%

Це- Пе- Во- Микро- Пла-сти- Прочность на сжатие, МПа при времени твердения, ч

мент сок да кремнезем фи- катор С-3 0 1 2 3 0 1 2 3

1 1,5 0,35 0,2 0,01 0,06 0,07 0,11 1,7 1,3 11,8 20,6 23,4

Дальнейший процесс структурообразования сталефибробетона, как композиционного материала, характеризуется гидратацией составляющих цемента в присутствии зерен заполнителя, тонкодисперсных частиц наполнителя вблизи поверхностей волокон фибро-

каркаса в процессе воздействия сил вибрации на твердую и жидкую фазу бетонной смеси. Свойства бетонных смесей при этом определяются характером механических, капиллярных, флокуляционных, коллоидных и других сил, действующих между частицами твердой фазы и водой с растворенными в ней веществами.

В процессе ввода мелкозернистой бетонной смеси структура бетонной смеси в ячейках фиброкаркаса меняется постоянно за счет действия внешних сил вибрации при виброформовании и в результате физико-химических процессов, происходящих при гидратации цемента, схватывании бетонной смеси и твердении бетона.

Внешние силы способствуют диспергации цементных зерен, разрушению флокул, равномерному распределению воды по поверхности твердой фазы.

Большую роль в улучшении структуры сталефибробетона, как композиционного материала, играют наполнители. Как известно, в наполненных композиционных материалах формируются фрактально-кластерные образования, которые характеризуются как самопроизвольно возникающие системы с совокупностью большого числа связанных между собой частиц, когда силы взаимодействия между ними являются преобладающими.

В результате пульсационного воздействия вибрации волокна фиброкаркаса становятся источниками вторичных колебаний, возбуждающими бетонную смесь. Вокруг них происходит виброразжижение смеси, что позволяет грубодисперсным частицам заполнителя, обладающим инерционной силой врываться в разжиженное пространство. Вслед за ними туда же вовлекаются и кластерные образования из частиц цемента и наполнителя. Грубодисперсные частицы заполнителя с одной стороны разрушают часть кластерных образований и тем самым производят разжижение смеси с дальнейшим неоднократным переформированием кластеров, с другой стороны они, осаждаясь на стальных волокнах, за счет адгезии образуют достаточно плотные контактные зоны в виде систем «цементное тесто с заполнителем — стальное волокно», затем «мелкозернистый бетон - стальное волоконо». Таким образом в бетонной смеси формируется фибробетонный каркас, в ячейках которого продолжается процесс гидратации цемента, схватывания бетонной смеси и твердение бетона, т.е. формируется более плотная структура композиционного материала в процессе усадочных деформаций бетона вокруг стальных волокон фиброкаркаса (рис. 9).

Рис. 9. Микроструктура контактной зоны «стальное волокно-бетон» в сталефибробетоне (увеличение 8 х 25):

а - контактная зона (бетон с наполнителем из микрокремнезема); б - то же (бетон без наполнителя); 1 - стальное волокно; 2- продукты гидратации цемента; 3 - кластерные образования из зерен цемента и наполнителя; 4 - зерна песка; 5 — зерна наполнителя

Совершенно понятно, что структура бетонной матрицы сталефибробетона формируется в течение всего периода гидратации цемента. Но особо эффективно структурообразование материала происходит на третьей стадии. Данный этап характерен тем, что в пространстве между частицами цемента происходит интенсивный рост пластинок гидроксида кальция, гидросиликатов, а также волокон и стержней эттрингита. Пластинки и стержни новообразований, а также стальные волокна, проходя через поры, разделяют их на более мелкие, образуя пространственную связь, увеличивая сцепление между гидратными фазами и зернами цемента.

Общеизвестно, что на процесс порообразования влияет большое количество факторов. Об этом можно судить по данным, приведенным в работах Ю.М. Баженова, Е.М. Чернышо-ва, П.Г. ¡Сомохова, Н.И. Макридина, В.Т. Ерофеева, Е.И. Шмитько, В.Т. Перцева и др. Доказано, что оптимальное уменьшение пористости можно достигнуть только при проектировании его состава с плотной упаковкой твердой фазы. Учитывая значительную разницу в размерах зерен и частиц твердой фазы, исследователи предлагают рассматривать следующие группы: «щебень - песок», «песок - цемент», «смесь цемента с песком - тонкодисперсный минеральный наполнитель».

В мелкозернистом бетоне, а именно он является матрицей сталефибробетона, необходимо уменьшать пустотность группы «смесь цемента с песком». Заполнение пустот может производиться тонкодисперсными частицами наполнителя, в качестве которого целесообразно использовать микрокремнезем, золу рисовой шелухи, белую сажу, золу-унос и др. В таблице 7 приведены характеристики поровой структуры различных материалов, изготовленных как с микрокремнеземом, так и без него.

Таблица 7

Характеристика поровой структуры бетона и сталефибробетона, изготовленного способом раздельной укладки компонентов

Материал Состав бетона (бетонной матрицы) в частях по массе Характеристика пор Объем пор,%

Цемент Песок Вода Микрокремнезем Пла- сти- Фи- ка- тор С-3 среднего диаметра однородности распределения

Мелкозернистый бетон 1 1,5 0,35 _ 0,01 0,32 0,60 20,74

Мелкозернистый бетон 1 1,5 0,35 0,2 0,01 0,24 0,65 16,14

Сталефибробетон (ц»=2,5%) 1 1,5 0,35 0,2 0,01 0,16 0,70 12,85

Сталефибробетон (д„=5%) 1 1,5 0,35 0,2 0,01 0,10 0,80 7,12

Данные таблицы 7 подтверждают наш вывод о положительном влиянии дискретной арматуры из стальных волокон и тонкодисперсного наполнителя на процессы структуро-образования сталефибробетона, как композиционного материала. Введение в бетонную матрицу 5 % фибровой арматуры и 20 % тонкодисперсного наполнителя из микрокремнезема снижает объем порового пространства в 3 раза.

После ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас, возникающие в ней в процессе гидратации цемента периодические коллоидные системы вместе с зернами заполнителя и наполнителя, осаждаются на поверхности стальных волокон фиброкаркаса, образуя при твердении вокруг каждого волокна цилиндрический слой мелкозернистого бетона. В результате, в бетонной смеси в объеме формы для изготовления изделия, возникает фибробе-тонный каркас. Цементное тесто с зернами заполнителя и наполнителя, располагаясь в ячейках фибробетонного каркаса, в процессе продолжающейся гидратации цемента постепенно схватывается и затвердевает, образуя бетонную матрицу сталефибробетона.

Твердение бетона сопровождается объемными деформациями усадки, в результате которой в нем и стальном волокне возникают внутренние напряжения разного знака. В связи с тем, что в металле стальных волокон возникают напряжения сжатия, мелкозернистый бетон с фибробетонным каркасом становится как бы преднапряженным. Именно за счет указанного процесса композиционный материал приобретает высокую прочность, трещино-стойкость и%изкую газопроницаемость. Внутренние напряжения сжатия в стальных волокнах достигают значительных величин, например: 42 и 68 МПа при объемном содержании фибровой арматуры в бетонной матрице 2,5 ... 5 % (рис. 10).

« 100

С

£

5 90 е>

а в

V

к

к с.

В

80

70

60 50

40

! !

\ а _ Е..в " 1 + п • ц —

V, V-

А V

V V

"V -и 1

1 1 1 ,,

1 2 3 4 5 Степень армирования,%

1 2 3 4 5 Степень армирования, %

Рис. 10 Внутренние напряжения в элементах контактной зоны сталефибробетона между стальным волокном и бетоном:

а - сжатия в стальном волокне; б — растяжения в бетоне

Оптимизация параметров дисперсного армирования

В процессе рассмотрения модели напряженного состояния системы «стальное волокно - бетон» в контактной зоне на поверхности раздела материалов (рис. 11) разработан математический аппарат и создана методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования бетонной матрицы сталефибробетона

Методика расчета основных параметров а дисперсного армирования

1. Вычисление оптимального значения геометрического фактора стальных волокон

(1л =—__(2)

где - оптимальное значение геометрического фак-

тора стальных волокон; аг - доля разрываемых волокон;

- прочность волокон на разрыв; Кя — прочность стального волокна на разрыв. к} — коэффициент эффективности сцепления стальных волокон с бетоном; т -величина сцепления стального волокна с бетоном. 2. Определение диаметра стального волокна из расчета организации оптимального межфибрового расстояния В = 3 ... 4 мм для обеспечения полноты заполнения ячеек фиброкаркаса бетонной смесью

■ 5 5 (3)

! | ЩА, А,

1 +

4 Е„

где диаметр стальных волокон; В - межфибровое расстояние; £я, Еь - модули упругости, соответственно, стали и бетона; - предельная растяжимость бетона;

- прочность бетона на растяжение. 3. Расчет требуемого значения коэффициента дисперсного армирования (/*„,%)

1 450 = 1+—

= 20-

(4)

где - ¿¡„ т|„ - критическое (минимально требуемое) значение коэффициента дисперсного армирования.

Рис. 11. Схема напряженного состояния системы «стальное волокно - бетон» в контактной зона на поверхности раздела материалов (а) и межфибровые расстояния, определяемые границами преднапряженного фибробетонного каркаса в контактной зоне(б): 1 - область преднапряженного фибробетонного каркаса; 2 - стальные волокна (фибра)

Для расчета параметров дисперсного армирования, а также прочностных характеристик материала, необходимо знать принципы и критерии оценки сцепления стальных волокон с бетонной матрицей. Однако, в этом вопросе до сих пор не существует единой методики.

Во многих работах исследование взаимодействия фибр с бетонной матрицей сводится к изучению связи между величинами напряжения отрыва Со и взаимного смещения щ стального волокна и бетонной матрицей. Нужно отметить, что указанные характеристики описывают суммарные свойства сцепления по прочности и жесткости. Для того, чтобы их расчленить, утверждает В.В. Курилин, необходимо переходить от указанных характеристик к так называемому закону сцепления - зависимости условных касательных напряжений сцепления г от взаимного смещения бетонной матрицы и стального волокна.

В таблице 8 и на рисунке 12 показаны результаты исследования сцепления с бетоном четырех групп фибр: фрезерованной из отходов листовой стали, профилированной, гофрированной и с гладкой поверхностью. Испытания проводились со стальными волокнами диаметром 0,5 мм. Было установлено, что так называемые условные касательные напряжения сцепления стальных волокон с бетонной матрицей для каждой группы фибр имеют два значения: максимальное и минимальное (рис. 12).

а в

и

ч в

<и

<5

2,5 5 7,5 10 12,5 15 Относительное смещение,Но, мкм

. Из листовой стали

■ С профилированной поверхностью

-Гофрированная

- С гладкой поверхностью

Рис. 12. Зависимости сцепления от относительного смещения волокна и бетонной матрицы Из условий оценки работы фибры против сил выдергивания получена формула для определения величины сцепления стального волокна с бетонной матрицей

т =0,25 (■§)"'-Ял , (5)

Ы а

- где — - коэффициент, учитывающий соотношение между наименьшим размером сечения а

(

образца и длиной фибры;--геометрический фактор фибры.

с!

В связи с тем, что величина сцепления в процессе сопротивления материала действующей нагрузке изменяется от некоторого максимального до некоторого минимального значения, возникает вопрос :какое из указанных значений необходимо принимать для расчетных зависимостей в процессе определения прочностных свойств сталефибробето-на. На наш взгляд, численные значения условных касательных напряжений г можно оце-

нивать соотношением площадей эпюр зависимостей т - ио , приведенных на рисунке 12. характеризующих работу стальных волокон (с различным микрорельефом поверхности). Параметром такой оценки может быть коэффициент эффективности работы фибры, определяемый отношением площадей эпюр работы разных видов фибр при выдергивании из бетона, по отношению к площади эпюры работы фибры с гладкой поверхностью (табл. 8).

Таблица 8

Значения величин коэффициентов эффективности и сцепления волокон с бетоном

Виды фибры Усредненные значения г, МПа Коэффициент эффективности, к,

Фрезерованная из листовой стали 7,25 5,80

С профилированной поверхностью 3,05 2,44

Гофрированная 3,10 2,50

Рубленая из проволоки с гладкой поверхностью 1,25 1,00

В процессе экспериментальных исследований было установлено, что при разрушении сталефибробетона от сил растяжения часть волокон, расположенная в плоскости разрушения, не участвует в работе, другая часть выдергивается из бетонной матрицы и еще одна часть разрывается. В результате анализа напряженного состояния составляющих структурных компонентов в зоне контакта стальных волокон с бетонной матрицей, получены математические зависимости, позволяющие определять предельные значения прочностных свойств сталефибробетона с учетом вероятного пространственного распределения фибры в объеме материала и степени ее участия в работе против сил разрушения:

С

-при сжатие- 0,7 (1,43 Яь +г/(„_), (6)

д.

(

- при растяжение /?уь,=(1-|л¥) Лы + агка +3(1-0,) т/(„—, (7)

d

где И/ъ, Дй - пределы прочности на сжатие, соответственно, сталефибробетона и бетона матрицы : кА - коэффициент, определяющий отношение вероятного количества стальных волокон фиброкаркаса, участвующих в работе сил сопротивления нагрузке к общему количеству фибр в бетонной матрице; т - величина сцепления бетона с металлом фибры; /(,, - коэффициент дисперсного армирования по объему; Ш- геометрический фактор фибры ; Я /ы, Иь< - пределы прочности на растяжение, соответственно, сталефибробетона и бетона матрицы; а,- — вероятная доля разрываемых фибр; Ия - предел прочности стали волокон на разрыв.

Полученные математические зависимости для вычисления параметров дисперсного армирования бетонных матриц, формулы для определения прочностных характеристик сталефибробетона, а также экспериментальные данные величин сцепления фибры разных видов и коэффициентов эффективности их работы в процессе выдергивания из бетонной матрицы, позволили разработать методику расчета оптимальных составов указанного композиционного материала с заранее заданными свойствами.

Предложенные разновидности технологии изготовления СФБ и конструкций из него способоми с раздельной укладкой компонентов

На основе выдвинутой гипотезы о возможности создания жесткого фиброкаркаса из фибр, укладываемых в форму, с организацией последующего ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас и форму способами литья, вибролитья, вибролитья с прессованием или пригрузом и нагнетания разработаны две разновидности технологии изготовления СФБ и конструкций из него способоми с раздельной укладкой компонентов (а.с СССР № 294055 и патент РФ № 1728432).

Определена последовательность рабочих операций (рис. 13): подготовка форм и укладка в нее фибры с образованием фиброкаркаса; дозирование составляющих компонентов и приготовление мелкозернистой бетонной смеси; ввод бетонной смеси в фиброкаркас и форму: литьем, вибролитьем или нагнетанием; прессование или пригруз (при необходимости); термовлажностная обработка и распалубка конструкций. Апробированы процессы укладки фибры для создания фиброкаркасов в формах ленточными транспортерами, электромагнитами, специальными устройствами типа «беличье колесо» и по а.с. СССР № 1066812. Определены оптимальные параметры процессов обработки бетонной смеси при ее вводе в фиброкаркас и при виброформовании изделий (амплитуда колебаний 0,8 ... 1,0 мм и частота 2800 ... 3000 кол/мин.). Установлены режим и схема термовлажностной обработки изделий методом пропаривания: температура + 80° С, схема 2 ч +2ч +6ч +2ч (выдерживание при обычной температуре + подъем температуры до + 80° С + выдерживание при температуре + 80° С + снижение температуры до обычной). Определен перечень технологического оборудования, применяемого для изготовления сталефибробетона и конструкций из него. Основное оборудование показано на рисунках 14 а ...ж. Разработаны технологические схемы и регламенты заводского изготовления изделий. Общая схема заводского изготовления сталефибробетона и конструкций из него по технологии с раздельной укладкой компонентов приведена на рисунке 14 з. '

Рис. 13. Технологии изготовления сталефибробетона образцов и конструкций из него по а.с СССР № 294055 и патентуРФ №1728432: а - схемы технологических процессов изготовления панелей несъемной опалубки; б -стадии изготовления образцов и плит для эксперементальных исследований; 1 - форма; 2 -фиброкаркас; 3 - виброплощадка; 4 - вкладыши для образования ребер панелей; 5 - мелкозернистая бетонная смесь; 6 - пригруз; 7 - пропарочная камера; 8 - конструкция

Рис. 14 Технологическое оборудование (а) и схема заводского изготовления конструкций

из сталефибробетона способом раздельной укладки (б): а - станок для изготовления фибры из проволоки; б - фреза для рубки проволоки; в - смеситель; г - виброплощадка с формой; д - формы с вибраторами для изготовления ребристых плит перекрытий; ж - устройство для укладки фибры типа «беличье колесо»; з -схема заводского изготовления сталефибробетона и конструкций из него; 1,14- водяные насосы; 2,13 -жидкостные дозаторы пластифицирующей добавки и воды; 3 - ёмкость с пластифицирующей добавкой; 4 - расходный бункер цемента; 5 - дозатор цемента; 6 - приёмный бункер цемента и песка; 7 - расходный бункер песка; 8 - дозатор песка; 9 - бетоносмеситель; 10 - бетоноук-ладчик; 11 - водопровод с запорной арматурой; 12 - ёмкость с водой; 15 - станок для нарезания фибры; 16 - бухта с проволокой; 17 - стальная проволока; 18 - воронка для приёма фибры; 19 - устройство типа «беличье колесо» для распределения фибры; 20 - форма на тележке в вертикальном положении в процессе укладки фибры; 22 -приемная воронка для фибры; 23 - форма с фиброй на тележке; 24 - виброплощадка; 25 -форма с фиброй и мелкозернистой бетонной смесью; 26 - пропарочная камера; 27 - стале-фибробетонная конструкция; 28 - склад готовой продукции

Результаты исследований прочностных и других свойств сталефибробетона

На основе полного трехфакторного эксперимента произведены исследования зависимости прочностных, деформативных и других физико-механических свойств СФБ от исходных структурообразующих факторов. Факторы и уровни варьирования приведены в таблице 9.

Таблица 9

Факторы и уровни их варьирования на втором этапе исследований

Факторы Обозначение Уровни варьирования

нижний средний верхний

Водоцементное отношение смеси, М„/Мс X, 0,40 0,45 0,50

Расход цемента в замесе, Мс, кг/м"* х2 650 700 750

Объемное содержание фибры в бетоне, % Х3 0 2,5 5,0

В качестве математического аппарата, с помощью которого устанавливались зависимости, использовалась регрессионная модель типа

Уп =Ро + Р1Х|+Р2Х2+Р3Хз+Р4Х1Х2+Р5Х1ХЗ+Р6Х2ХЗ+Р7Х1Х2ХЗ, (8)

В результате анализа, полученных в процессе эксперимента уравнений регрессий (9) ... 15) и результатов лабораторных исследований (рис. 15) установлено, что в пределах дисперсного армирования до 5 % по объему все прочностные, деформативные характеристики и газопроницаемость материала практически линейно возрастают с увеличением содержания фибры, цемента и уменьшением воды в бетонной смеси. Из трех исследуемых факторов на свойства сталефибробетона максимальное воздействие оказывает объемное содержание фибровой арматуры в бетонной смеси. у,(р)= 2307 -32Х,-4Х2+150Хз.

У2(Кчр)=1281-683Х1+233Х2+702Хз-305Х1Х2-597Х|ХЗ+224Х2ХЗ-228Х1Х2ХЗ, уз(11)=32,2-4,ЗХ|+0,5Х2+9,6Хз-0,5Х|Х2-2,2Х|Хз, у4(Крг)=26-4,5Х|+0,8X2+7,4Х3-0,9Х,Х2-2,1X1X3-0,6X1X2X3, У5(Я!ь)=7,67-1,53X1+0,16X2+5,45X3-0,49X1X2-1,23X1X3-0,46X1X2X3, у6(е)=(2,07-0,21X ,-0,11 Х2+0,42Х3-0,04Х1Х2-0,09Х, Х2-0,04Х2Хз) 10"4, у7(Е)=(2,47-0,19X1+0,18Х2+0,19Х3)104.

р,кг/м3

у

/

У /О'

0 2,5 5 ||„% й,,, МПа Г

О 2.5 5 «,,% Я„„МПа д

(9)

(10) (11) (12)

(13)

(14)

(15)

Рис. 15. Характер зависимостей свойств СФБ от содержания фибровой арматуры: а - плотности; б- сопротивления воздухопроницанию; в - кубиковой прочности на сжатие; г - призменной прочности на сжатие;; д - прочности на растяжение при изгибе; е - относительные деформации; 1 ... 9 —условные номера составов образцов

Экспериментальные исследования зависимости прочностных свойств сталефиб-робетона от структурообразующих компонентов показали, что наибольшую прочность имеет сталефибробетон, армированный длинными стальными волокнами с геометрическим фактором 1/й = 360 и более (табл. 10). Объясняется это тем, что при таком армировании стальные волокна ориентированы горизонтально, т.е. перпендикулярно действующей нагрузке, в результате чего в плоскости разрушения конструкции увеличивается число разрываемых и выдергиваемых фибр.

Таблица 10

Влияние размеров волокон на свойства сталефибробетона

Состав бетонной смеси по массе (Ц: П: В: С-3) Объемная доля армирования, % Геометрические размеры волокон Прочность сталефибробетона, МПа

<1, мм 1 а На сжатие На растяжение при изгибе

1: 1,5:0,35:0,01 5,2 0,5 90 39,1 31,2

3,2 180 60,2 48,4

2,4 270 12,г 52,7

2,1 360 81,5 56,0

Несмотря на указанный положительный факт, конструкции с направленным горизонтальным дисперсным армированием обладают недостаточно высокой сопротивляемостью к воздействию знакопеременных динамических нагрузок

В высокоармированном сталефибробетоне применяется короткая фибра с геометрическим фактором Ш = 90... 120, которая равномерно распределяясь в пространстве по всему объему конструкции, делает ее способной оказывать достаточное сопротивление воздействию знакопеременных динамических нагрузок и действию поперечных сил.

Характер работы и разрушения кубов и призм из высокоармированного сталефибробетона существенно отличается от работы и характера разрушения кубов и призм из обычного бетона (рис. 16).

Работа кубов и призм из сталефибробетона (СФБ) характеризуется диаграммой с(МПа)- е (%) (рис. 17). В упругой стадии (участок Оа) СФБ работает как и обычный бетон. В упругопластической стадии (участок аЪ) нарушается пропорциональность между ростом напряжениями и деформаций и бетонная матрица разрушается. Точка Ь на диаграмме принимается за предел прочности на сжатие: кубиковой (рис.17 а) и призмен-ной (рис.17 б).

Дальнейшее разрушение бетонной матрицы кубов и призм (участок Ье) характеризуется снижением напряжений (до 0,5 от предельных значений) при больших деформациях материала. В этот момент, например, высота куба из СФБ уменьшается на 25 %. На участке сс1 в процессе дальнейшего роста деформаций в пределах 25 ... 65 % разрушенная бетонная матрица кубов прессуется с фиброкаркасом и вместе с ним начинает оказывать вторичное сопротивление сжимающим напряжениям с величиной, в несколько раз, превосходящей принятый предел прочности материала. В случае с призмой на участке сс1 продолжается рост деформаций сталефибробетона до значений 300 ... 400 • 10"4 при уменьшении сжимающих напряжений до значений в половину меньших предела призменной прочности материала на сжатие.

Рис. 16. Характер разрушения сталефибробетонных образцов при сжатии: а-кубов; б - призм

о, МПа 80 70 60 50 40 30 20 10

-ь-

о. МПа 90 80 70 60 50 40 30 20 10

1 2 1 ам

1 1ин -те СКР е аг уз

ки -

11

-ы/ £ > V

/ •V 2 1

1 1

1 ! 1 1 М 1 1

20 40 60 80 Е,%

20 40 60 80 100 120 ехЮ"4

Рис. 17. Диаграммы сжатия кубов (а) и призм (б) из сталефибробетона (р., - 5 %):

1 - дисперсная арматура из стальных волокон диаметром 0,5 мм; 2 - то же, 1 мм

Таким образом установлено, что характерной особенностью работы высокоармиро-ванного сталефибробетона является его значительное сопротивление сжимающим напряжениям. Даже после после разрушения бетонной матрицы сталефибробетон способен воспринимать нагрузки, равные половине его предельных прочностных значений на сжатие.

Для определения коэффициента динамического упрочнения сталефибробетона проведены испытания сталефибробетонных образцов на воздействие кратковременных динамических нагрузок. Степень дисперсного армирования образцов была принята 5 % по объему. Состав бетонной матрицы характеризовался следующим массовым соотношением исходных компонентов - цемент : песок : вода : пластификатор С-3 = 1 :1,5 :0,4 : 0,01.

Результаты испытаний приведены в таблице 11 .В процессе анализа данных установлено. что коэффициенты динамического упрочнения двух видов сталефибробетонов (с волокнами диаметром 0,5 и 1,0 мм и степенью дисперсного армирования 5 % по объему) имели значения: на сжатие 2,27 и 2,26 против 1,65 и на растяжение при изгибе, соответственно, 1,89 и 1.83 против 1.42, по сравнению с контрольным составом из бетона.

Таблица 11

Коэффициенты динамического упрочнения материалов (кд) сталефибробетона (СФБ) _и контрольного состава мелкозернистого бетона (МЗБ)_

Материал Диаметр волокон, мм Сжатие Растяжение при изгибе

Напряжения а = 0.2 V- МПа кл Напряжения, а = 0,2 Rpr, МПа кд

СФБ 0,5 19,80/8,78 2,26 5.70/ 3.03 1.89

СФБ 1,0 18,90/8,34 2,27 5.45/ 2.98 1.83

МЗБ - 9,74/ 5,90 1,65 0.68/ 0,48 1.42

Таким образом, в результате экспериментальных исследований установлено, что при наличии большого количества многообразных факторов, в основном, прочностные характеристики сталефибробетона определяются степенью дисперсного армирования и технологией изготовления композиционного материала.

На рисунке 18 показан принципиальный характер изменения прочностных свойств сталефибробетона, соответствующий математическим зависимостям (6) и (7), подтвержденный результатами экспериментальных исследований. Прочность сталефибробетона возрастает прямо пропорционально степени увеличения объемной доли фибровой арматуры в бетонной матрице. Несмотря на указанный характер, зависимости (6) и (7) позволяют получать максимальные значения прочностных характеристик материала путем подбора оптимального геометрического фактора стальных волокон при допустимых значениях степени дисперсного армирования min • • • Ц» шах- Прямые АВ, CD и EF определяют максимальные значения прочности, соответственно, бетона, сталефибробетона и стальных волокон.

Кривая KLM характеризует оптимальные значения прочностных характеристик сталефибробетона, изготавливаемого по технологии с раздельной укладкой компонентов без пригруза фиброкаркаса, когда допустимая степень дисперсного армирования в пределах „,,„ ... ц, 1гах определяется определенной величиной геометрического фактора стальных волокон. Причем минимальной степени армирования соответствует максимальный геометрический фактор (C/d) пшх и наооорот. Кривая МД характеризует закон изменения прочности сталефибробетона в процессе пригруза. когда при втапливанни фиброкаркаса в бетонную смесь и уменьшении его высоты в 1.5 ... 1,6 раза прочность материала возрастает в 1,8 ... 2 раза.

Рис. 18. Характер изменения прочностных свойств сталефибробетона в зависимости от геометрического фактора, объемной доли фибры и технологии изготовления материала

Экспериментальными исследованиями произведена также оценка трещиностойкостн сталефибробетона и контрольного состава из мелкозернистого бетона по нагрузке начала трещинообразования, определяемой точкой перегиба кривой изменения времени прохождения ультразвукового сигнала через образец при его ступенчатом нагружении в процессе испытания образца на растяжение при изгибе. Установлено: трещиностойкость образцов из СФБ в 8 раз выше, чем у образцов контрольного состава из мелкозернистого бетона.

Цу min mili

Объемная доля фибровой арматуры, %

Наличие фиброкаркаса в бетонной матрице существенно снижает объемные деформации усадки бетона в процессе его твердения. Установлено, что численные значения усадки за год достигли: у сталефибробетона с объемной долей дисперсной арматуры 5 % -59 • 10"5 у сталефибробетона с объемной долей арматуры 2,5 % - 110 • 10"5, у мелкозернистого бетона-163 ■ 10"5.

В процессе экспериментальных исследований свойств СФБ обнаружены характерные особенности работы изгибаемых элементов с дисперсным и комбинированным армированием по сравнению с работой элементов со стержневым армированием. Объектами испытаний были балки 100 х 120 х 1150 мм с объемным коэффициентом армирования 2,5 %. Время во-здействия нагрузок составило: динамических 0,012 ... 0,02 с, статических - 50 с. Результаты испытаний балок приведены в таблице 12. Характер разрушения изгибаемых элементов показан на рисунке 19.

Таблица 12

Результаты испытаний балок на изгиб динамическими и статическими нагрузками

Материал Значения предельного изгибающего момента, кНм Максимальный прогиб, мм Коэффициент динамического упрочнения

Сталефибробетон 15,30/6,15 11,20/8,00 2,49

Сталефиброжелезобетон 17,10/7,71 14,00/9,00 2,22

Железобетон 8,70/4,02 8,00/4,00 2,17

В процессе испытаний установлено: балки, армированные фиброй, имеют более высокий коэффициент динамического упрочнения, но обладают значительно большей деформа-тивностью по сравнению с железобетонными балками. Если у железобетонных балок предельный прогиб составил 4 мм при статической нагрузке и 8 мм при динамической, то у сталефибробетонных балок значения прогиба были, соответственно, 8 мм и 11 мм. Данные показатели подтверждают наши предыдущие выводы о работе сталефибробетона как вязкого и пластичного материала, способного воспринимать знакопеременные динамические нагрузки и пригодного для изготовления ограждающих конструкций специальных сооружений.

Рис. 19. Испытание образцов и балок на растяжение при изгибе:

а -вид лабораторной установки для испытания балок; б- характер разрушения образцов образцов бетонных (б) и сталефибробетонных (в)

Оценка газопроницаемости сталефибробетона

Затекание грязной наружной воздушной среды в специальные сооружения происходит в момент действия на ограждающие конструкции статических и динамических нагрузок. Учитывая отсутствие в литературе данных, произведена оценка воздухопроницаемости бетонных и сталефибробетонных балочек 70 х 70 х 280 мм в процессе их растяжения при изгибе. Состав бетона в образцах был одинаковым. Объемная доля дисперсной арматуры сталефибробетонных образцов составила 5 %.

Процесс испытания образцов показал, что лавинная воздухопроницаемость через исследуемые материалы начиналась при воздействии нагрузок величиной 0,8 от предельных значений, когда раскрытие трещин в растянутой зоне составляло 1.. ,2 мм.

Исследования газопроницаемости сталефибробетона и бетона на контакте с металлическими конструкциями и в стыках производились на специальных моделях (рис. 20).

Оба материала изготавливались из одного состава бетона. Для моделей со сталефиб-робетоном применялась фибра диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм. Коэффициент армирования материалов моделей .со сталефибробетоном составлял 5% (по объему).

В процессе исследования установлено следующее. После десяти суток твердения материалов ширина раскрытия трещин на контактах бетона с металлом и в стыках оказалась 1...2 мм, через год - 3 мм (рис.20а). В моделях со сталефибробетонным заполнением трещины в течение исследуемого периода (12 месяцев) не обнаружены (рис. 20 б). Сопротивление воздухопроницанию м -ч -даПа/кг) после твердения материалов в течение в указанного периода составило: у моделей из мелкозернистого бетона 168 и 42, у моделей с заполнением из сталефибробетона 589 и 526. Таким образом, под воздействием усадочных деформаций воздухопроницаемость стыков из мелкозернистого бетона увеличилась на 400 %, из сталефибробетона на 12 %.

а б

Рис. 20. Состояние мест контакта материалов заполнения стыков в моделях:

а - усадочные трещины на контакте мелкозернистого бетона с металлом и в стыке со старым бетоном; б — состояние мест контакта сталефибробетона с металлом и бетоном стыка

Физические закономерности процесса заделки трещин на стыке с металлом магнитными герметизирующими композициями

Отличие магнитных герметизирующих композиций (МГК) от традиционных инъекционных смесей состоит в том, что в герметизирующий состав вводится ферромагнитный дисперсный наполнитель в виде тонкомолотых опилок из ферромагнитного материала. В зоне, куда вводят МГК, создают локальное магнитное поле, при воздействии которого появляется возможность: удерживать раствор из МГК в вертикальных трещинах и пустотах больших размеров, откуда он вытекает под действием силы тяжести при обычных способах тампонажа; уменьшать вязкость МГК, что позволяет транспортировать их по узким трещинам и качественно уплотнять их; увеличивать вязкость

МГК, что обеспечивает их удержание в пустотах больших размеров, откуда он вытекает под действием собственной тяжести при обычных способах тампонажа, а также в дефектной зоне, из которой он под давлением нагнетания может уходить в толщу конструкции или за обделку.

Особенностью взаимодействия МГК с внешним магнитным полем определяется, прежде всего, появлением объемной втягивающей (удерживающей) магнитной силы Рт на величину которой может быть снижено давление нагнетания

рт=н£ (16)

(-1

где Н - напряженность поля; ]г - намагниченность дисперсного наполнителя в стадии насыщения; с1 - среднее значение радиуса частицы ферромагнитного наполнителя.

В процессе исследований получены достаточно насыщенные герметизирующие магнитные композиции на воде, в которых магнитное насыщение составляет 1, = 30 ... 40 кА/м.

Чтобы получить максимальную величину магнитного насыщения МГК, в качестве дисперсного порошка желательно использовать многодоменные ферромагнитные частицы диаметром Ю-4 ... 10"8 м. Для защиты ферромагнитных частиц МГК от окисления в их состав вводят стабилизирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ) с длинной углеродной цепочкой Сю- Сго. содержащие функциональные группы ОН, N112, СООН, НСОз; бакелитовый лак, суперпластификатор С-3 и др.

Экспериментальными исследованиями установлено, что для создания локального магнитного поля в неплотностях на контакте металл-бетон можно использовать выпускаемые промышленностью оксидно-бариевые пластинчатые магниты, применяемые в металлообрабатывающей промышленности. Основные характеристики оксидно-бариевых магнитов приведены в таблице 13.

Таблица 13

Ха рактеристики оксидно-бариевых магнитов (ГОСТ 24063-80)

Марка магнита Размеры, мм Полюсные грани Характеристики

Остаточная индукция, Тл Коэрцитивная сила, кА/м

16 БА - 190 50x80x13 Большие 0,30 190

25 БА - 250 50x80x13 Большие 0,30 250

С целью эффективного использования оксидно-бариевых пластинчатых магнитов их целесообразно помещать в секции, каждая из которых состоит из двух стальных полюсников с заключенным между ними пластинчатым магнитом. Секции в свою очередь собираются в магнитные системы путем соединения между собой пластинчатыми магнитами.

Экспериментальными исследованиями установлено, что для транспортировки, удержания и отверждения МГК в неплотностях бетона на контакте с металлом индукция магнитного поля должна быть в пределах 0,01 ... 0,02 Тл. Для создании указанного параметра достаточно 9 оксидно-бариевых магнита типа 25 БА -250 (рис.21).

Применение магнитных систем с числом пластинчатых магнитов более 9 нецелесообразно в связи с тем, что их трудно отсоединить от металлической поверхности из-за большой удерживающей силы. Кроме того, магнитные системы с большим количеством магнитов могут не разместиться между штуцерами, через которые герметизирующая магнитная композиция должна нагнетается в дефектные места. Поэтому для металлических конструкций толщиной более 5 мм в качестве источника поля должен быть электромагнит. Результаты исследования параметров магнитного поля, создаваемого электромагнитом (для металлов разной толщины и трубчатых вводов разных диаметров), приведены на рисунке 21.

в,Тлх\о5 а

В, Тл к Ю3 б

V

/ / /

/ / /

/ / У /

/

В.ТлхЮ' В

8 6,

20 40 60 Р, ВА

15 30 45 Р, ВА

Рис. 21. Параметры поля,, создаваемые пластинчатыми магнитами (а) и электромагнитом на плоских металлических (б) и трубчатых деталях(в): 1, 2, 3, 4 -толщины металлических плоских деталей, соответственно, 3, б, 8 и 10 мм; 1',2', З1, 41 и 51 - диаметры трубчатых деталей 33, 60, 90,120 и 159 мм

85

65

= 45

25

=8

Ширима трещнн.мм

0,3 0.5 0,75 1 Ширина трещин, мм Индукция, В=0 Э—В=0,010Тл й—В=0,015Тл В=0,020 Тл

С

ш л Ч

0,3 0.5 0,75 1 Ширина трещин, мм

Рис. 22. Зависимости «давление нагнетания - ширина трещины» для МГК с ферромагнитным наполнителем 10% (а), 20 % (б), 30 % (в) Данные экспериментальных исследований процессов нагнетания растворов в дефектные места на контакте металл-бетон отображены на рисунке 22.

Таблица 14

Удельное Ширина Расстояние Рекомендуемый Индукция Давление

водопоглаще- раскрытия между состав МГК в % магнит- нагнетания.

ние. трещин, мм штуцера- по массе ного МПа

м ми, мм поля, Тл началь- конеч-

МПа-м-с ное ное

5-10"*-8,5-10"* 0.3-0,5 0,5 40 10 50 0.02 0.12 0.10

8.5-10-М.2-10"4 0,5-0,7 0,5 40 20 40 0.01-0.02 0,10 0.08

],2-10"4-1.7-10"'1 0.7-1,0 0,5-0.7 40 25 35 0.01-0.02 0.08 0.06

и-ю^-и-ю"4 1-10 0,7-1,0 45 25 30 0,01-0.02 0.06 0.05

В результате анализа исследований параметров технологических процессов установлено: максимальное снижение давления нагнетания происходит при инъецировании в дефектные места магнитного состава с 20 % - м содержанием ферромагнитного наполнителя, который можно считать оптимальным; снижение давления нагнетания возрастает с увеличением индукции и наоборот; соединение в одной точке кривых зависимостей Д р- ат соответствует ширине раскрытия трещин в пределах 0,30 ... 0,32 мм, последнее означает то, что МГК могут применяться для уплотнения трещин шириной не менее 0,3 мм.

Нагнетание МГК в трещины целесообразно производить двумя импульсами по 30 сек при начальном рекомендуемом давлении, а остальное время при рекомендуемом конечном давлении. При этом оптимальный состав и рациональные параметры технологических процессов должны быть в пределах значений, приведенных в таблице 14. Для повышения эффективности работ по уплотнению дефектных мест необходимо применять специально разработанные детали входов и вводов инженерных коммуникаций в виде электромагнитных устройств (а.с. №250580), штанговые крепи (а.с. № 1204737 и № 1312179) и др.

Оценка конструкций из СФБ на действие динамических и взрывных нагрузок Экспериментальные исследования по оценке последствий кумулятивного воздействия проводились с использованием макетов зарядов с массой 0,25 и 0,88 кг.

Для прострела использовались модели снаряда из стали прочностью 1275 МПа с массой 0,33 кг и размерами: диаметр 23 мм, длина 164 мм, высота головной части 46 мм. Скорость встречи моделей снарядов с объектами определялась с помощью раммишеней и специального частотомера. В среднем она составляла 300 м/с. Объектами испытаний являлись равноарми-рованные сталефибробетонные (СФБ), сталефиброжелезобетонные(СФЖБ) и железобетонные плиты (ЖБ) с размерами 450 х 450 х 100мм. В качестве контрольных образцов были приняты плиты из бетона. Состав бетона был подобран из условия обеспечения одинаковой прочности материалов на сжатие. Характеристики объектов испытаний приведены в таблице 15.

В процессе испытаний установлено, что поведение высокоармированного сталефиб-робетона при кумулятивном воздействии макета заряда заметно отличалось от поведения бетона. В сталефибробетонных плитах струя плазмы кумулятивного заряда и модель сна-рада пробивали канал диаметром 23 мм. Трещин и разрушений в сталефибробетонных плитах обнаружено не было. Бетонные плиты были разрушены плазменной струей, взрывным воздействием и высокоскоростным прострелом на отдельные куски. При этом объем разрушенного материала в бетонных плитах превосходил объем материала вытесненного из сталефибробетона в 40 раз при воздействии кумулятивного заряда и в 10 раз при высокоскоростном простреле моделью снаряда. Объем разрушений в железобетонных плитах был больше, чем в сталефиброжелезобетонных, в 8 раз.

Таблица 15

Характеристики объектов испытания_

Материал Тол- Состав бетона в частях по Армирование

плит щина, массе

мм цемент песок щебень вода Фибровое Стержневое

(1, мм £,мм и„ % (1, мм ц« %

СФБ 100 1 1,5 — 0,45 1 100 5,0 —

Бетон 100 1 1,5 2 0,45 — — — —

СФЖБ 250 1 1,5 — 0,45 1 100 2,5 8 0,3

ЖБ 250 1 1,5 2 0,45 — — — 16 2,5

Высокая взрывостойкость сталефибробетона объясняется равномерным дисперсным армированием объема испытанных конструкций. Фибровая арматура, воспринимая напряжения от взрывных нагрузок, препятствует пространственному развитию микротрещин в материале, обеспечивая ему необходимое сопротивление воздействию нагрузок..

Полигонные испытания на герметичность фрагмента убежища ГО

Объектом полигонного испытания на герметичность являлся фрагмент убежища ГО, который представлял собой полносборное, прямоугольное, одноэтажное, двухпролетное, железобетонное, котлованное специальное сооружение V класса защиты.

Панели фундаментной плиты, стен и покрытия фрагмента соединялись между собой в единые диски путем заделки стыков между сборными ограждающими конструкциями мелкозернистым бетоном. Один из трех стыков покрытия длиной 6,9 м был заполнен высокоар-мированным сталефибробетоном с объемной долей дисперсной арматуры в нем |iv = 5%.

В качестве дисперсной арматуры использовались короткие стальные волокна (фибра) диаметром 0,5 мм и длиной 45 мм (геометрический фактор i! d — 90) с пределом прочности на растяжение 900 МПа. В качестве матрицы в сталефибробетоне использовался мелкозернистый бетон с составом в частях по массе: цемент : песок : вода : пластификатор С-3 = 1 : 1,5 : 0,5 : 0,008.

Динамическая расчетная нагрузка (по классу защиты) создавалась взрывом удлиненных пороховых зарядов в вертикальной и горизонтальной камерах. Необходимая длительность нагрузки обеспечивалась инициированием зарядов с помощью петель из детонирующего шнура.

В результате испытаний фрагмента сооружения на герметичность до и после взрывной нагрузки были установлены соотношения расходов воздуха и перепадов давления, которые оказались равными Q1/Q2 - 1,83 и Др( / Ар2 = 2 • Незначительное отличие в приведенных данных позволило сделать вывод о ламинарном режиме истечения воздуха через ограждающие конструкции и отсутствии в них крупных трещин и неплотностей.

В процессе испытания вариантов стыков со сталефибробетонным и бетонным заполнением на газопроницаемость было установлено; сопротивление воздухопро-ницанию стыков со сталефибробетонным заполнением выше, чем у стыков с мелкозернистым бетоном в 5,8 раза; динамическая взрывная нагрузка практически не изменила воздухопроницаемость стыков со сталефибробетонным заполнением, в то время как в бетонных стыках она увеличилась в 1,6 раза.

На основе полученных результатов экспериментальных исследований стапефибробе-тон можно рекомендовать в качестве материала ограждающих конструкций специальных сооружений.

В соответствии с существующими рекомендациями произведен расчет технико-экономической эффективности применения сталефибробетона в качестве материала отдельных элементов защитных и ограждающих конструкций специальных сооружений.

Расчет подтвердил целесообразность замены железобетонных ограждающих конструкций противовзрывных камер для снаряжающей промышленности на стале-фибробетонные. Экономический эффект от внедрения на одну камеру составил 193691 руб. Применение в камерах сталефибробетона вместо железобетона позволяет: уменьшить толщину ограждающих конструкций примерно вдвое, снизить расход бетона в 2,1 раза, металла в 2,2 раза и сократить трудозатраты на 177 %.

Экономическая эффективность на 1000 погонных метров стыков между сборными ограждающими конструкциями составляет 28412 рублей. Замена бетона в стыках на стале-фибробетон позволяет сократить расход материал заполнения в 1,7 раза, увеличить несущую способность стыка в 2,4 раза и снизить газопроницаемость стыка примерно в 5,8 раза.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе разработанной модели напряженного состояния структурных систем «стальное волокно-бетон», с учетом принятых допущений о кубической упаковке стальных волокон фиброкаркаса в бетонной матрице при их равномерном пространственном распределении и надежным сцеплении с ней:

- развиты существующие представления о закономерностях формирования микро- и макроструктуры сталефибробетона, как гетерогенного тела на стадии двух процессов: конструктивного, обусловленного гидратацией цемента и деструктивного, характеризуемого возникновением при усадке в стальных волокнах и прилегающих к ним слоях бетона внутренних напряжений, в результате чего волокна и бетон в матрице образуют преднапряженный фибробетонный каркас, обеспечивающий повышение прочности материала и снижение его газопроницаемости. Внутренние напряжения сжатия в стальных волокнах достигают величин 42 и 68 МПа при объемном содержании фибровой арматуры в бетонной матрице 2 ... 5%.

- дополнена теория проектирования состава сталефибробетона с заранее заданными свойствами и создана методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона, учитывающая предельные размеры межфибровых расстояний и ячеек фиброкаркаса (3 ... 5 мм); критические значения геометрического фак-

I

тора стальных волокон (—=120 ... 360); рациональные степени дисперсного армирования с?

(ц, =3 ... 6 % без пригруза и до 9 % по объему - с пригрузом); оптимальные значения диаметра волокон (¿=0,5 ...0,7 мм), в зависимости от технологии изготовления, прочности бетона и стальных волокон;

- определены границы и параметры преднаиряженных контактных зон систем «стальное волокно-бетон», диаметр которых составляет 1,5 ... 6,9 мм (с учетом поперечных размеров волокон), которые следует считать самостоятельными структурообразующими элементами, так как в них организуется связь между упрочняющими волокнами и бетоном, от которой в значительной мере зависят прочностные характеристики и газопроницаемость сталефибробетона, а также другие физико-механические свойства материала;

- сформулированы принципы, создана методика оценки параметров сцепления стальных волокон с бетонной матрицей по зависимостям условных касательных напряжений от взаимного смещения при работе разрушения и определены коэффициенты эффективности для каждого вида фибр по площади эпюр работы выдергивания стального волокна из бетонной матрицы с учетом технологии изготовления волокна и состояния поверхности. При этом установлены численные значения коэффициентов для фибр, рубленных из проволоки: с гладкой поверхностью кэ= 1,0; профилированных к3= 2,4; гофрированных кэ= 2,5; для фрезерованных фибр из листовой стали кэ= 5,8.

2. В результате принятой гипотезы о возможности создания жесткого пространственного фиброкаркаса из стальных волокон, укладываемых в форму, с организацией ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасы методами литья, вибролитья, вибролитья с пригрузом и нагнетания разработаны две разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов:

- первая (а.с. СССР № 294055) - путем заполнения нижней части фиброкаркаса бетонной смесью с погружением в нее верхней части фиброкаркаса специальным штампом-пригрузом, в результате чего увеличивается объемная доля дисперсного армирования бетонной матрицы с 5 до б ... 9 %, в 1,2 ... 1,8 раз повышается прочность материала на растяжение и изгиб, в 3 ... 4 раза снижается его газопроницаемость;

- вторая (патент РФ № 1728432) - путем обеспечения вибрацией всплытия жесткого фиброкаркаса в мелкозернистой бетонной смеси для образования на внутренних поверхностях конструкций дополнительного слоя дисперсной арматуры в виде густовыступающих из бетона концов стальных волокон, в результате чего обеспечивается их надежное сцепле-

ние с материалом заполнения и возникает возможность изготовления железобетонных ограждающих конструкций специальных сооружений в несъемной фибробетонной опалубке с защитной противооткольной зоной.

3. На основе разработанной реологической модели процесса ввода бетонной смеси в фиброкаркасы для предложенных разновидностей технологии изготовления ста-лефибробетона способом раздельной укладки компонентов:

- выведена формула для определения напряжений сдвига мелкозернистой бетонной смеси при ее вводе в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования, численные значения которых находятся в прямой пропорциональной зависимости от степени дисперсного армирования, геометрического фактора стальных волокон и площади поперечного сечения потока смеси;

- получены теоретические расчетные и экспериментальные данные значений реологических и технологических свойств мелкозернистой бетонной смеси для ввода в ячейки фиброкаркаса со степенью дисперсного армирования 2 ... 5 % по объему: структурной вязкости (125 ... 150 Па-с), напряжений сдвига (2 .... 120 кПа), водопотребности (В/Ц = 0,35 ... 0,45) , подвижности (7 .. 11 см погружения стандартного конуса), удобоукпадывае-мости (60 ... 120 с);

- определены оптимальные режимы обработки мелкозернистой бетонной смеси

в подготовительный период и в процессе ее ввода в фиброкаркасы: время приготовления и активации бетонной смеси не менее 3 минут; амплитуда колебаний рабочего органа виброплощадки 0,8 ... 1,0 мм; частота колебаний 2800 ... 3000 кол/мин.; параметры термовлаж-ностной обработки + 80° С при 100 % относительной влажности воздуха при тех же режимах набора, выдерживания и снижения температуры по времени, что и для железобетонных изделий.

4. Установлены зависимости основных прочностных, деформативных свойств и газопроницаемости высокоармированного сталефибробетона при воздействии статических и динамических нагрузок от структурообразующих и технологических факторов. Определены коэффициенты:

динамического упрочнения сталефибробетона (кд) на сжатие и изгиб, равные

2,26 и 1,89 вместо 1,65 и 1,42 у бетона контрольного состава; газопроницаемости материала

на контактных поверхностях к.р=(1,3 ... 1,5) ■ 10"3 вместо kgp=6■ 10"3 —5——-у мелком -ч-даПа

зернистого бетона.

5. Предложен способ оценки трещииостойкости композиционных и других материалов по нагрузке начала трещинообразования, определяемой минимальным значением времени прохождения через материал ультразвукового сигнала на стыке фаз уплотнения и разрушения при ступенчатом нагружении образца в процессе растяжения при изгибе.

6. С учетом математической модели реологических процессов, объясняющей характер образования неплотностей в бетоне стыков на контактных поверхностях с другими материалами и поверхностями ограждающих конструкций в процессе воздействия на него растягивающих напряжений от деформаций усадки разработана технология герметизации уплотнения дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями с тонкодисперсным ферромагнитным заполнителем под воздействием локального магнитного поля. При этом:

- определены принципы создания и расчета эффективных магнитных систем из оксидно-бариевых магнитов и электромагнитных устройств (традиционных и по а.с. СССР № 250580);

- выяснен механизм процесса намагничивания магнитных герметизирующих композиций (МГК) и металлов, используемых в качестве магнитопрово-дов-полюсников, позволивший установить оптимальные характеристики внешнего локального магнитного поля с индукцией 0,01 ... 0,02 Тл для снижения дав-

ления нагнетания МГК в дефектных местах в 1,3 ... 3 раза в пределах раскрытия трещин бетоне ограждающих конструкций 0,3 ... 1,0 мм;

- определены оптимальные составы МГК (с 20 % ... 30 % процентным содержанием ферромагнитного наполнителя из тонкодисперсного магнетита по массе в составе цементно-водной композиции) и рациональные параметры процесса нагнетания герметизирующих композиций в дефектные образования под воздействием внешнего локального магнитного поля (50 ... 120 кПа в зависимости от этапа в процессе нагнетания и ширины раскрытия трещин ).

7. Результаты проведенных исследований использованы:

- при разработке ведомственных нормативных источников: «Инструкции по герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений» (ВСН 166-91 МО РФ, 1991 г.); Инструкции по устройству кровель зданий и сооружений» (ВСН 165-91 МОРФ, 1991 г.;

- при разработке проектных документов одно- и двухэтажных сооружений с конструкциями несъемной фибробетонной опалубки по патенту РФ № 1728432 (РЧ шифры Э-0013ЖД1 и Э-0013 ЖД). Технико-экономическая эффективность — снижение затрат в 1,6 ... 1,8 раз за счет уменьшения толщин панелей несъемной опалубки с 2,5 см до 1,0 см и применения эффективных материалов заполнения пространства между панелями;

-при возведении в НИЦ 26 ЦНИИ взрывной камеры 6 х 6 х 6 м с ограждающими конструкциями из сталефибробетона, изготовленного по а с СССР 294055 под расчетную нагрузку с толщиной стен 25 см вместо 50 см по проекту. Экономический эффект от внедрения составил 216114 р. на одну камеру и 10805,7 р. на 1 кг загрузки взрывчатого вещества;

- при внедрении рекомендаций по заделке полостей стыков между сборными ограждающими конструкциями специальных сооружений сталефибробетоном вместо мелкозернистого бетона (по проекту Т — 785/А-111-300-84). Экономический эффект составил 28,4 р./м со снижением газопроницаемости материала в 5,8 раза и увеличением его прочности на скалывание в 2,4 раза;

• при возведении фрагмента специального сооружения и одноэтажного жилого дома коттеджного типа с конструкциями несъемной опалубки стен и перекрытий из сталефибробетона в НИЦ 26 ЦНИИ МО.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 .Бочарников A.C. Дисперсно-армированные композиционные материалы на основе цементных вяжущих для конструкций защитных сооружений [Текст]1. Монография / A.C. Бочарников// В надзаг. РААСН, Центральное отделение. - Липецк: ЛГТУ, 2004. - 261 с.

2. Бочарников A.C. Зона взаимодействия систем «бетон-стальное волокно» в ста-лефибробетоне и рациональная степень дисперсного армирования мелкозернистого бетона [Текст]/ A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2005. 8. - С. 58 - 59 (лично автором выполнена одна страница).

3. Бочарников A.C. Прочность сталефибробетона на растяжение с учетом вероятного распределения фибровой арматуры [Текст]/ A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев// Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. —2005. - Приложение № 3. — С. 82 — 89 (лично автором выполнены четыре страницы).

4. Бочарников A.C. Тонкостенные конструкции несъемной опалубки из бетонов с дисперсной арматурой из стальных волокон [Текст]/А.С. Бочарников, А.Д. Корне-ев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. -№ 5. - С. 22 -23 (лично автором выполнена одна страница).

5. Бочарников A.C. Уплотнение дефектных мест контакта металл-бетон в конструкциях магнитными тампонажными композициями [Текст]/ A.C. Бочарников, А.Д. Корне-ев// Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2005. Приложение № 3.

- С. 89 - 94 (лично автором выполнены три страницы).

6. Бочарников A.C. Технологические факторы, влияющие на макро и микроструктуру пескобетонной матрицы и прочностные свойства сталефибробетона [Текст] /A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.

- 2005. -№ 5. - С. 66 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

7. Бочарников A.C. Оценка возможности применения сталефибробетона в качестве материала для конструкций защитных сооружений [Текст] /A.C. Бочарников, А.Д. Корне-ев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. — № б. — С. 2829 (лично автором выполнена одна страница).

8. Бочарников A.C. Перспективная несъемная фибробетонная опалубка для монолитного домостроения [Текст]/ A.C. Бочарников, В.В. Прозоров // Энергетическое строительство, 1991, № 9. - С. 24 - 25 (лично автором выполнена одна страница).

9. Прозоров В.В.Применение сталефибробетона для заделки стыков между сборными конструкциями [Текст] / В.В. Прозоров, А.П. Смирнов, A.C. Бочарников, Б.Н. Ходулин // В кн.: Материалы VIII ленинградской конференции по бетону и железобетону. Л.: Стройиздат, ленинградское отделение, 1988. - С. 132-137 (лично автором выполнены две страницы).

10. Бочарников A.C. Высокоармированный стапефибробетон [Текст]/ A.C. Бочарников, В.В. Прозоров // Энергетическое строительство, 1989, № 5. - С. 30-32 (лично автором выполнены две страницы).

11. Бочарников A.C. Трещиностойкость сталефибробетона [Текст]/А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев// Сб. материалов V международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» Тула 30 июня - 2 июля 2004 г. ТГТУ. - 2005. -С.11(лично автором выполнено 1/2 страницы).

12. Бочарников A.C. Сталефибробетонные конструкции для защитных сооружений [Текст]/ A.C. Бочарников// Сб. материалов V международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» Тула 30 июня - 2 июля 2004 г. ТГТУ. - 2005. - С. 10 .

13. Бочарников A.C. Вероятное количество фибр, участвующих в работе разрушения сталефибробетонного образца [Текст] / A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века/ Технологии бетонов. -2005. — № 5. -С. 64 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

14. Бочарников A.C. Технологические факторы, влияющие на макро и микроструктуру пескобетонной матрицы и прочностные свойства сталефибробетона [Текст]/А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века: Технологии бетонов, 2005. -№ 3. - С. 62 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

15. Бочарников A.C. О числе волокон, пересекающих плоскость разрушения в ста-лефибробетонном образце [Текст] /Бочарников A.C., Корнеев А.Д.// Сб. материалов V международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии». - Тула 30 июня — 2 июля 2004 г. - ТГТУ. - 2005. - С. 9 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

16. Бочарников A.C. Герметизация зон контакта металл-бетон [Текст]/ A.C. Бочарников, А.П. Смирнов // Военно-строительный бюллетень. - 1987. - № 3. — С.26- 27 (лично автором выполнена одна страница).

17. Бочарников A.C. Факторы, влияющие на структуру сталефибробетона [Текст]/ A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев //Сб. материалов V международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» Тула 30 июня - 2 июля 2004 г. ТГТУ. - 2005. - С. 12 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

18. Бочарников A.C. Тонкостенные конструкции несъемной опалубки из бетонов с дисперсной арматурой из стальных волокон.[Текст]/А.С. Бочарников, А.Д. Корне-ев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века: Технологии бетонов, 2006. -№ 1. - С. 40 (лично автором выполнено 1/2 страницы).

19. Бочарников A.C. Воинские и производственные здания. Часть вторая. Производственные здания [Текст]: Учебное пособие / A.C. Бочарников, B.C. Васильченко. -Симферополь: СВВПСУ, 1985. - 313 с (лично автором выполнено 160 страниц).

20. Бочарников A.C. Трещинообразование на контакте «металл-бетон» закладных деталей кабельных вводов [Текст] /, A.C. Бочарников, В.В. Прозоров//В кн.: Проблемы развития системы непрерывного образования в энергетике, энергостроительстве и смежных отраслях / Тезисы докладов научно-технической конференции. -М.: Министерство энергетики и электрификации СССР, 1989. - С.36-37 (лично автором выполнена одна страница).

21. Бочарников A.C. Способ изготовления и свойства высокоармированного стале-фибробетона [Текст] /A.C. Бочарников, В.В. Прозоров // В кн.: Проблемы развития системы непрерывного образования в энергетике, энергостроительстве и смежных отраслях / Тезисы докладов научно-технической конференции. — М.:Министерство энергетики и электрификации СССР, 1989. - С. 37 — 38 (лично автором выполнена одна страница).

22. Бочарников A.C. Газопроницаемость ограждающих строительных конструкций [Текст]/А.С. Бочарников //Вестник ЛГТУ - ЛЭГИ, 1999. - № 2. - С. 46 - 50.

23. Бочарников A.C. Способ герметизации неплотностей мест контакта металл-бетон магнитными составами [Текст]/ A.C. Бочарников // Материалы X науч.-техн. конф. - Л.:ЛВВИСУ. - 1987. - С. 84.

24. Бочарников A.C. Свойства сталефибробетона, изготовленного способом раздельного бетонирования [Текст] / A.C. Бочарников // Сб. науч.тр. 26 ЦНИИ МО. - М., 1987, № 64, с. 54-59. -В надзаг: Министерство обороны.

25. Бочарников A.C. Свойства и применение сталефибробетона, изготовленного способом раздельного бетонирования [Текст] / A.C. Бочарников // В кн.: Материалы X научно-технической конференции. - Л.: ЛВВИСУ, 1987. - С. 71.

26. Бочарников A.C. Оптимальные размеры ячеек фиброкаркаса в ста-лефибробетоне [Текст] / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45 -летию ЛГТУ. - Липецк, 2001. - С. 125 - 127.

27. Бочарников A.C. Оптимальная степень дисперсного армирования сталефибробетона [Текст] / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45-летию ЛГТУ. -Липецк, 2001.- С. 128-131.

28. Бочарников A.C. Рациональный геометрический фактор стальных волокон в ста-лефибробетоне [Текст]/ A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45-летию ЛГТУ.-Липецк, 2001. - С. 132 - 137.

29. Бочарников A.C. Особенности макро- и микроструктуры сталефибробето-на[Текст] / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 30-летию НИС ЛГТУ. - Липецк, 2003. - С. 23 - 26.

30. Бочарников A.C. Прочность сталефибробетона на растяжение [Текст]/ А.С.Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 30-летию НИС ЛГТУ. - Липецк, 2003.-С. 18-22.

31. Бочарников A.C. Определение сопротивления газопроницанию материалов ограждающих конструкций [Текст]: Методические указания к лабораторной работе/ A.C. Бочарников. - Липецк, ЛГТУ. - 1997. - 17 с.

32. ВСН 166-91/МО. Инструкция по технологии герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений [Текст] / A.C. Бочарников, В.Н. Нехаевский, А.П. Смирнов и др. - М., 1992. - 69 с. В надзаг. Министерство обороны СССР (лично автором выполнено 12 страниц).

33. ВСН 165-91/МО. Инструкция по устройству кровель зданий и сооружений [Текст]/Д.Б. Ткаченко, В.Н. Нехаевский, A.C. Бочарников, A.B. Каширин и др. — М., 1991. - 129 с. В надзаг. Министерство обороны СССР (лично автором выполнено 18 страниц).

34. A.c. № 294055 (СССР) [Текст] / A.C. Бочарников, В Г. Деметриадес, С.Н. Са-дофьева. Заявка № 3160863. Приоритет изобретения: 15 января 1987 г. Зарегистрировано в Государственном реестре 1 июня 1989 г.

35. Патент № 1728432 (РФ). Несъемная фибробетонная опалубка [Текст] / A.C. Бочарников, А.М. Денисов, Р.Г. Хлопотов, И.Б. Демин, С.Я. Боярский, О.В. Ко-ротышевский, В.А. Колосов. - Б.И., 1992, № 15.

36. A.c. № 250580 (СССР) [Текст]/ A.C. Бочарников, Г.П. Афоничева // Заявка №3139565. Приоритет изобретения 10 апреля 1986 г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 2 марта 1987 г.

37. A.c. № 120473.7 (СССР). Способ установки анкера [Текст]/ A.C. Бочарников, В.Н. Салтыков.-БИ №2, 1986.

38. A.c. № 1312179 (СССР). Способ установки анкера [Текст]/ A.C. Бочарников. -БИ № 19, 1987

Подписано в печать 26.02.2006 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 120 Липецкий государственный технический университет Типография ЛГТУ 398600, г.Липецк, ул. Московская, 30

ВВЕДЕНИЕ. 1 ПРОБЛЕМЫ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ \ СВОЙСТВ СПЕЦИАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

1.1 Сооружения специального строительства.

1.2 Системы герметизации специальных сооружений.

1.3 Стыки в ограждающих конструкциях специальных сооружений, как объекты герметизации.

1.4 Факторы, влияющие на газопроницаемость бетона в стыках и местах контакта с металлом закладных деталей.

1.5 Анализ свойств и технологий сталефибробетона, как перспективного композиционного материала для защитных и ограждающих конструкций сооружений.

1.6 Существующие проблемы герметизации дефектных мест в ограждающих конструкциях и способы их решения.

1.7 Обоснование цели работы и направлений исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В БЕТОНЕ СТЫКОВ С ГРАНЯМИ СБОРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ.

2.1 Объемные деформации усадки бетона при его твердении.

2.2 Процесс трещинообразования в бетоне стыков между сборными конструкциями.

2.3 Процесс трещинообразования в бетоне на контакте с металлом закладных деталей.

2.4 Оценка газопроницаемости материалов и элементов ограждающих конструкций специальных сооружений.

2.5 Выводы.

3 НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ О РОЛИ ДИСКРЕТНОЙ АРМАТУРЫ В

УЛУЧШЕНИИ СТРУКТУРЫ И ПРОЧНОСТНЫХ свойств

СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.

3.1 Классификация дисперсно-армированных строительных композиционных материалов и место в ней сталефибробетона.

3.2 Роль армирующего компонента в структурообразовании сталефибробетона

3.3 Контактная зона взаимодействия системы «бетон-стальное во* локно», межфибровые расстояния и рациональная степень дисперсного армирования бетонной матрицы сталефибробетона.

3.4 Оптимальные геометрические размеры (геометрический фактор) стальных волокон для дисперсного армирования бетонной матрицы.

3.5 Прочностные характеристики сталефибробетона, как критерии оценки дисперсного армирования бетонной матрицы.

3.6 Выводы.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

4.1 Оценка влияния характеристик заполнителя на структуру бетонной матрицы и прочностные свойства сталефибробетона

4.2 Влияние геометрических размеров стальных волокон на межфибровые расстояния и степень дисперсного армирования.

4.3 Принципы и критерии оценки сцепления стальных волокон с бетонной матрицей.

4.4 Реологическая модель процесса ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас.

4.5 Активация мелкозернистой бетонной смеси для ввода в фибро- 178 каркас методами литья и вибролитья.

4.6 Оценка удобоукладываемости мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасах.

4.7 Влияние пластифицирующих добавок на свойства бетонных смесей, используемых при изготовлении сталефибробетона.

4.8 Выводы.

5 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА И

КОНСТРУКЦИЙ ЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ НЕГО

СПОСОБАМИ РАЗДЕЛЬНОЙ УКЛАДКИ КОМПОНЕНТОВ.

5.1 Исходные материалы и требования к ним.

5.2 Методика проектирования и расчета параметров фиброкаркаса и состава мелкозернистого бетона, как матрицы сталефибробетона

5.3 Предлагаемые разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него с раздельной укладкой компонентов.

5.4 Выводы.

6 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ, ДЕФОРМАТИВ

НЫЕ И ДРУГИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.

6.1 Методики экспериментальных исследований свойств сталефибробетона

6.2 Результаты исследований планируемого полного трехфактор-ного эксперимента по оценке основных свойств сталефибробетона

6.3 Определение степени влияния на прочностные свойства сталефибробетона геометрических размеров стальных волокон

6.4 Прочностные и деформативные свойства высокоармированно-\ го сталефибробетона = 5%), изготовленного по технологии

раздельной укладки компонентов, при статическом и динамическом нагружениях.

6.5 Усадка сталефибробетона.

6.6 Воздухопроницаемость сталефибробетона в местах контакта с другими материалами в ограждающих конструкциях сооружений.

6.7 Воздухопроницаемость сталефибробетона при изгибе конструкции

6.8 Выводы.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ЗАДЕЖИ

7 ТРЕЩИН В БЕТОНЕ МАГНИТНЫМИ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМИ

КОМПОЗИЦИЯМИ.

7.1 Физическая сущность процесса уплотнения дефектных мест магнитными герметизирующими композициями.

7.2 Оксидно-бариевые магниты и системы из них, как источники локального магнитного поля на плоских поверхностях закладных деталей.

13 Расчет магнитной цепи постоянного магнита.

7.4 Особенности расчета параметров магнитного поля и втягивающей силы в магнитной системе с электромагнитом.

7.5 Основные принципы проектирования магнитных систем из пластинчатых оксидно-бариевых магнитов.

7.6 Выводы.

8 МАГНИТНЫЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИИ И ТЕХ! НОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ДЕФЕКТНЫХ МЕСТ.

8.1 Требования к магнитным герметизирующим композициям.

8.2 Составы магнитных герметизирующих композиций.

8.3 Параметры магнитного поля в неплотностях мест контакта бетона с металлическими закладными деталями.

8.4 Результаты экспериментальных исследований процесса нагнетания в дефектные места магнитных герметизирующих композиций

8.5 Технология герметизации неплотностей в ограждающих конструкциях магнитными герметизирующими композициями под воздействием локального магнитного поля.

8.6 Выводы.

9 ПОЛИГОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.

9.1 Результаты испытаний сталефибробетонных плит на действие макетов кумулятивного заряда и прострел моделью снаряда

9.2 Оценка газопроницаемости стыков между сборными конструкциями до и после воздействия ударной взрывной волны

9.3 Оценка технической и экономической эффективностей использования сталефибробетона в защитных конструкциях противовзрывных кабин.

9.4 Техническая и экономическая эффективности применения сталефибробетона для заделки стыков между сборными конструкциями в специальных сооружениях.

9.5 Выводы.

Актуальность темы. В настоящее время важные промышленные объекты экономики должны соответствовать установленным требованиям по устойчивости их функционирования не только в обычном режиме, но и в условиях чрезвычайных ситуаций военного и мирного времени, как при воздействии различных средств поражения, так и при возникновении аварий техногенного характера. ^ Значительную роль в решении проблемы устойчивого функционирования промышленных объектов в чрезвычайных ситуациях военного и мирного времени играют защитные сооружения гражданской обороны: убежища, пункты управления, укрытия резервных источников электроэнергии и другие. Они позволяют в случае воздействия разнообразных поражающих факторов снизить, а в отдельных случаях и полностью исключить людские потери, А сохранить находящиеся в сооружениях технические и инженерные системы.

Аналогичную функцию по защите личного состава Вооруженных Сил, техники и вооружения выполняют специальные фортификационные сооружения: командные пункты, приемно-передающие радиоцентры, пусковые ракетные и космические комплексы, укрытия.

В процессе эксплуатации к ограждающим строительным конструкциям Л специальных сооружений предъявляется ряд требований:

- они должны быть прочными и устойчивыми, т.е. их материал должен обладать соответствующим сопротивлением знакопеременным динамическим нагрузкам (в том числе и взрывным);

- материал внутренних поверхностей не должен быть источником вторичных поражающих факторов от взрывных нагрузок при откольных явлениях;

- материал ограждающих конструкций должен обладать достаточным л сопротивлением газопроницанию, как средством защиты от затекания во внутрь сооружения вредной наружной газовой среды с продуктами распада радиоактивных элементов и вредных химических веществ при воздействии средств поражения, а также при технических авариях и катастрофах природного характера.

Нарастающие темпы создания и производства новых видов ракетно-ядерного, химического и бактериологического оружия, а также постоянный рост числа аварий техногенного характера, требуют дальнейшего развития теории и практики обеспечения «живучести» сооружений специального строительства.

До сих пор основным материалом для возведения ограждающих строительных конструкций специальных сооружений является бетон. Однако, наряду с неоспоримыми достоинствами, такими, как простота изготовления, незначительная стоимость, высокая прочность на сжатие, он имеет много недостатков: хрупкость, низкую прочность при растяжении и изгибе, значительные усадочные деформации, большую газопроницаемость.

При существующих современных фугасных средствах поражения с кумулятивными предзарядами, а также при воздействии на сооружение высокоскоростных ракет и бомб, создание непроницаемого защитного контура герметизации в ограждающих конструкциях из железобетона является проблематичной задачей, так как в мелкозернистом бетоне, применяемом для заполнения полостей стыков между сборными изделиями, а также в бетоне на контактах с металлом в местах пропуска через стены и покрытие металлических деталей входных устройств и инженерных коммуникаций при воздействии температурных, осадочных и усадочных деформаций, возникают значительные дефектные образования в виде трещин и пустот (из-за его низкой прочности на растяжение), через которые во внутреннее пространство сооружения затекает вредная наружная газовая среда.

Успехи в области строительного материаловедения за последние годы позволили создать ряд новых композиционных материалов, уровень свойств которых несравненно выше уровня свойств традиционных бетонов. К таким материалам в первую очередь относится мелкозернистый бетон с дисперсной арматурой из отрезков стальной проволоки диаметром 0,3 . 1,0 мм. Данный материал в строительной науке получил название сталефибробетон.

Интерес к сталефибробетону возник в связи с тем, что он обладает высокой трещиностойкостью, существенной прочностью на растяжение и изгиб, значительной сопротивляемостью воздействию динамических нагрузок (в том числе взрывных), большой стойкостью к действию высоких и низких температур, малой усадкой в процессе твердения. Авторы многочисленных работ утверждают, что традиционное дисперсное армирование мелкозернистого бетона короткими стальными волокнами (стальной фиброй) до 2,5% по объёму повышает его прочность на сжатие и растяжение в 1,2 . 1,3 и 2,5 . 3,0раза, соответственно, а трещиностойкость в 4 раза.

Ещё более высокие прочностные свойства имеет сталефибробетон, изготовленный по технологии с раздельной укладкой компонентов. Так, например, по результатам проведенных исследований прочность на растяжение у сталефибробетонных образцов, изготовленных указанным способом, по сравнению с контрольными неармированными образцами оказалась выше в 6 и более раз, а трещиностойкость в 8 раз.

Особо следует отметить высокое сопротивление указанного материала газопроницанию. Исследованиями установлено, что по сравнению с контрольным неармированным бетонным составом сопротивление газопроницанию сталефибробетона выше в 2,6 . 3 раза.

Учитывая, что по сравнению с бетоном дисперсно-упрочненные материалы обладают более высокими прочностными характеристиками и малой газопроницаемостью, возникла научная идея о возможности их использования в качестве малопроницаемых конструкций на наружном и внутреннем контурах защиты и герметизации специальных сооружений. При этом ставилась задача по оценке пригодности сталефибробетона традиционного и нетрадиционного способов изготовления для заделки стыков между сборными конструкциями, обрамления металлических закладных деталей входов и вводов коммуникаций, а также возможности уплотнения дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями под воздействием внешнего локального магнитного поля, так как применяемые до сих пор материалы и методы заделки стыков не обеспечивают требуемой степени защиты и герметичности специальных сооружений.

Ещё одной нерешённой проблемой в области строительства специальных сооружений в настоящее время являются откольные явления с внутренних поверхностей ограждающих конструкций, которые возникают от воздействия на них обычных и других средств поражения. Указанную задачу можно решить путём возведения ограждающих железобетонных конструкций специальных сооружений с элементами несъёмной опалубки из сталефибробетона. Несъёмная фибробетонная опалубка для стен и покрытия сооружения способна предотвратить откольные явления, которые в условиях воздействия становятся вторичными поражающими факторами, обеспечить снижение степени стержневого армирования и уменьшить газопроницаемость ограждающих конструкций.

Актуальность решения указанных выше проблем объясняется не только перечисленными ранее причинами, но и увеличением объема работ по строительству новых и реконструкции существующих специальных защитных сооружений, в которых, требуемая в современных условиях степень герметичности, может быть обеспечена только в случае замены в стыках и стыковых соединениях недостаточно прочного бетона на новые более стойкие к взрывным нагрузкам и менее проницаемые композиционные материалы и герметизирующие составы.

В соответствии с вышесказанным, целыо работы являлось решение научных и практических проблем по созданию стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию дисперсно-упрочненных композиционных материалов для конструкций сооружений специального строительства на цементной основе с армирующими компонентами из отрезков стальных волокон и зернистого ферромагнитного наполнителя.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1 Произвести анализ причин образования дефектных мест в ограждающих конструкциях специальных сооружений. Сделать оценку прочностных свойств и газопроницаемости материалов традиционных ограждающих конструкций, используемых для создания наружных и внутренних контуров защиты и герметизации специальных сооружений.

2 Определить основные закономерности формирования структуры высокопрочных, малопроницаемых композиционных материалов с арматурой из отрезков стальных волокон и матрицей из мелкозернистого бетона, для изготовления из них стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию ограждающих конструкций специальных сооружений на внешнем и внутреннем контурах защиты и герметизации.

3 Развить теорию и разработать методику расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона из отрезков стальных волокон для проектирования состава сталефибробетона, как материала ограждающих конструкций специальных сооружений, с заранее заданными прочностными свойствами.

4 Разработать новую технологию изготовления, стойкого к динамическим нагрузкам и газопроницанию высокопрочного сталефибробетона для изготовления из него элементов ограждающих конструкций специальных сооружений на внешнем и внутреннем контурах защиты и герметизации. По разработанной технологии организовать опытное производство сталефибробетонных конструкций и изделий.

5 Выполнить лабораторные исследования образцов, стендовые и полигонные испытания натурных экспериментальных конструкций из сталефибробетона для определения зависимости прочностных, деформативных свойств и газопроницаемости дисперсно-упрочненных композиционных материалов от структурообразующих и технологических факторов при воздействии статических и динамических нагрузок.

6 Произвести оценку традиционных методов герметизации дефектных мест в бетоне ограждающих конструкций специальных сооружений на контактных поверхностях «металл-бетон».

7 Разработать технологию уплотнения трещин в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями (МГК) на цементной основе с дисперсным армирующим компонентом из зернистого ферромагнитного наполнителя под воздействием внешнего локального магнитного поля. Исследовать способы создания эффективных магнитных систем. Определить оптимальные составы МГК, параметры технологических процессов уплотнения дефектных образований МГК.

8 Произвести оценку технической и экономической эффективностей применения стойкого к динамическим нагрузкам и газопроницанию сталефибробетона в качестве материала отдельных защитных элементов ограждающих конструкций специальных сооружений.

Работа выполнена на кафедре «Строительные материалы» в Липецком государственном техническом университете. Часть экспериментальных исследований проводилась в Научно-Исследовательском Центре 26 Центрального научно-исследовательского института Министерства обороны РФ в процессе выполнения НИР «Водослив», «Магнетизм», «Планета», «Фибра», «Тренога», «Дверь» и др. В работе над диссертацией автор опирался на научные труды отечественных и зарубежных ученых, таких как И.Н. Ахвердова, Ю.М. Баженова, О.Я. Берга, И.В. Волкова, В.П. Вылегжанина, A.A. Гвоздева, В.А. Заварова, В.Т. Ерофеева, П.Г. Комохова, О.В. Коротышевского, K.M. Королева, Б.А. Крылова, Л.Г. Курбатова, Г.Е. Лагутиной, И.А. Лобанова, И.М. Литвинова, Н.И. Макридина, Л.А. Малининой, К.В. Михайлова, В.П. Некрасова, Б.Е.

Огородникова, В.И. Павленко, Перцева В.Т., Ю.Б. Потапова, Ф.Н. Рабиновича, Ш.М. Рахимбаева, В.П. Романова, Г.С. Родова, В.П. Рыбасова, Б.Г. Скрамтаева, Соколовой Ю.А., Г.Н. Ставрова, B.C. Стерина, И.К. Суровой, В.П. Трамбовецкого, Т.К. Хайдукова, В.И. Харчевникова, Е.М. Чернышева, Шмитько Е.И., а также У. Брауна, Ф. Виттмана, А. Гриффитса, Э.В.А. Келли, Дж. Купера, А. Досье, Ф. Макклинтона, Дж. Ромуальди, А. Скарендаля, Дж. Ханнанта, JI.E. Хакмана, Г.С. Холистера, Дж. Эджингтона и др.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 На основе разработанной модели напряженного состояния структурных систем «стальное волокно-бетон», с учетом принятых допущений о кубической упаковке стальных волокон фиброкаркаса в бетонной матрице при их равномерном распределении и надежным сцеплении с ней:

- развиты существующие представления о закономерностях формирования микро- и макроструктуры сталефибробетона, как гетерогенного тела на стадии двух процессов: конструктивного, обусловленного гидратацией цемента и деструктивного, характеризуемого возникновением при усадке в стальных волокнах и прилегающих к ним слоях бетона внутренних напряжений, в результате чего волокна и бетон в матрице образуют преднапряжен-ный фибробетонный каркас, обеспечивающий повышение прочности материала и снижение его газопроницаемости.

- дополнена теория проектирования состава сталефибробетона с заранее заданными свойствами и создана методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона, учитывающая предельные размеры межфибровых расстояний и ячеек фиброкаркаса; критические значения геометрического фактора стальных волокон; рациональные степени дисперсного армирования и оптимальные значения диаметра волокон, в зависимости от технологии изготовления, прочности бетона и стальных волокон;

- определены границы и параметры преднапряженных контактных зон систем «стальное волокно-бетон», которые следует считать самостоятельными структурообразующими элементами, так как в них организуется связь между упрочняющими волокнами и бетоном, от которой в значительной мере зависят прочностные характеристики и газопроницаемость стале-фибробетона, а также другие физико-механические свойства материала;

- сформулированы принципы, создана методика оценки параметров сцепления стальных волокон с бетонной матрицей по зависимостям условных касательных напряжений от взаимного смещения при работе разрушения и определены коэффициенты эффективности для каждого вида фибр по площади эпюр работы выдергивания стального волокна из бетонной матрицы с учетом технологии изготовления волокна и состояния поверхности.

2 В результате принятой гипотезы о возможности создания жесткого пространственного фиброкаркаса из стальных волокон, укладываемых в форму, с организацией ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркасы разработаны две разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов:

- первая (а.с. СССР № 294055) - путем заполнения нижней части фиброкаркаса бетонной смесью с погружением в нее верхней части фиброкаркаса специальным штампом-пригрузом, в результате чего увеличивается объемная доля дисперсного армирования бетонной матрицы, повышается прочность материала, снижается его газопроницаемость;

- вторая (патент РФ № 1728432) - путем обеспечения вибрацией всплытия жесткого фиброкаркаса в мелкозернистой бетонной смеси для образования на внутренних поверхностях конструкций дополнительного слоя дисперсной арматуры в виде густовыступающих из бетона концов стальных волокон, в результате чего обеспечивается их надежное сцепление с материалом заполнения и возникает возможность изготовления железобетонных ограждающих конструкций специальных сооружений в несъемной фибробетонной опалубке с защитной противооткольной зоной.

3 На основе разработанной реологической модели мелкозернистой бетонной смеси, вводимой в фиброкаркасы по предложенным разновидностям технологии изготовления сталефибробетона способом раздельной укладки компонентов: выведена формула для определения напряжений сдвига мелкозернистой бетонной смеси при ее вводе в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования, численные значения которых находятся в прямой пропорциональной зависимости от степени дисперсного армирования, геометрического фактора стальных волокон и площади поперечного сечения потока смеси; получены теоретические расчетные и экспериментальные данные значений реологических и технологических свойств мелкозернистой бетонной смеси для ввода в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования; определены оптимальные режимы обработки мелкозернистой бетонной смеси в подготовительный период и в процессе ее ввода в фиброкаркасы.

4 Установлены зависимости основных прочностных, деформативных свойств и газопроницаемости высокоармированного сталефибробетона при воздействии статических и динамических нагрузок от структурообразующих и технологических факторов. Определены коэффициенты: динамического упрочнения сталефибробетона на сжатие и изгиб и коэффициенты газопроницаемости материала на контактных поверхностях с бетоном сборных изделий и металлическими конструкциями.

5 Предложен способ оценки трещиностойкости композиционных и других материалов по нагрузке начала трещинообразования, определяемой минимальным значением времени прохождения через материал ультразвукового сигнала на стыке фаз уплотнения и разрушения при ступенчатом нагружении образца в процессе растяжения при изгибе.

6 С учетом математической модели реологических процессов, объясняющей характер образования неплотностей в бетоне стыков на контактных поверхностях с другими материалами и поверхностями ограждающих конструкций в процессе воздействия на него растягивающих напряжений от деформаций усадки разработана технология герметизации уплотнения дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями с тонкодисперсным ферромагнитным заполнителем под воздействием локального магнитного поля. При этом: определены принципы создания и расчета эффективных магнитных систем из оксидно-бариевых магнитов и электромагнитных устройств (традиционных и по а.с. СССР № 250580); выяснен механизм процесса намагничивания магнитных герметизирующих композиций (МГК) и металлов, используемых в качестве магнитопроводов-полюсников, позволивший установить оптимальные характеристики внешнего локального магнитного поля; определены оптимальные составы МГК и рациональные параметры процесса их нагнетания в дефектные образования.

Практическая значимость работы заключается в использовании научных результатов диссертации в решении прикладных задач, связанных с разработкой нормативной, проектной и технической документации для организации промышленного изготовления и внедрения в условиях строительного производства стойких к динамическим нагрузкам и газопроницанию композиционных материалов на цементной основе, дисперсно-упрочненных отрезками стальных волокон и зернистыми ферромагнитными наполнителями, а также конструкций из них с целью обеспечения требуемых защитных свойств сооружений специального строительства.

Реализация результатов диссертационной работы осуществлена в следующем виде.

1 В разработке:

- рекомендаций по заделке высокопрочным и малопроницаемым сталефибробетоном стыков между сборными конструкциями специальных сооружений (ведомственный нормативный документ ВСН 166-91 МО РФ);

- рекомендаций по герметизации дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями входных устройств и вводов инженерных коммуникаций в специальных сооружениях магнитными герметизирующими композициями под воздействием внешнего локального магнитного поля (ведомственный нормативный документ ВСН 166-91 МО РФ);

- рекомендаций по использованию сталефибробетона при устройстве оснований под кровли воинских зданий и специальных сооружений (ведомственный нормативный документ ВСН 165-91 МО РФ);

- рекомендаций по технологии изготовления сталефибробетонных конструкций защитных кабин от действия аварийных взрывов для предприятий снаряжающей промышленности (отчет по НИР шифр 4877 - ФД);

- проектов одно- и двухэтажных сооружений с конструкциями несъемной опалубки из сталефибробетона по патенту РФ № 1728432: рабочие чертежи шифры Э-0013 ЖД 1 и Э- 0013 ЖД 2 (заказчик ТУ КС МО РФ, исполнитель -центральный проектный институт МО).

2 В организации опытного производства экспериментальных конструкций из высокопрочного сталефибробетона и возведении из них натурных фрагментов защитных сооружений на испытательных площадках НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ.

3 В использовании разработанной технологии герметизации дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими изделиями магнитными герметизирующими композициями в ограждающих конструкциях на отдельных эксплуатируемых специальных сооружениях МО РФ.

5 Во внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс подготовки специалистов строительного профиля по курсу «Безопасность жизнедеятельности» в Липецком государственном техническом университете.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов днссертацни-опной работы подтверждены: корректностью постановки теоретических задач, принятых допущений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследований; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;

- организацией опытного производства высокопрочных, малопроницаемых сталефибробетонных конструкций по технологиям раздельной укладки компонентов (а.с. СССР № 294055 и патенту РФ № 1728432 ) в НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ; успешным использованием в реальных процессах герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений МО РФ разработанных магнитных композиций и технологий уплотнения дефектных мест под воздействием внешнего магнитного поля с использованием устройств по а.с. СССР №250580, 1204737,1312179;

- включением основных результатов работы в ведомственные нормативные документы (в Инструкции МО РФ: ВСН 165-91, ВСН 166-91); успешными испытаниями конструкций из высокоармированного сталефибробетона на проницаемость и воздействие взрывных нагрузок на стендах и полигонах НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ.

На защиту выносятся следующие положения:

- разновидности технологии изготовления стойкого к динамическим нагрузкам и газопроницанию сталефибробетона и конструкций из него с раздельной укладкой компонентов по а.с. СССР № 294055 и патенту РФ № 1728432.

- дополненная теория структурообразования сталефибробетона и разработанная методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона для проектирования состава сталефибробетона с заранее заданными свойствами;

- методика оценки параметров сцепления стальных волокон с бетонной матрицей по зависимостям условных касательных напряжений от взаимного смещения при работе разрушения, в процессе вытягивания из бетонной матрицы дискретных стальных волокон с учетом их геометрических размеров и состояния поверхностей, а также прочностных характеристик структурообразующих компонентов;

- реологическая модель процесса ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкаркас при изготовлении сталефибробетона по технологии с раздельной укладкой компонентов, объясняющая механизм ввода и, позволяющая оценивать напряжения сдвига бетонной смеси в момент ее тиксотропного разжижения при заполнении ячеек фиброкаркаса;

- математический аппарат для оценки влияния параметров дисперсного армирования на прочностные характеристики сталефибробетона;

- результаты исследований влияния видов, количества, геометрии и дисперсности армирующих компонентов, а также технологических свойств бетонной смеси на прочность, газопроницаемость и другие физико-механические характеристики сталефибробетона, изготовленного по технологии с раздельной укладкой компонентов, с объемной долей дисперсной арматуры в матрице в диапазоне 1,5 . 5% (с пригрузом до 9 %) из волокон с геометрическим фактором (отношением длины к диаметру) 90 . 360;

- эффективные тонкостенные конструкции несъемной опалубки из высокопрочного сталефибробетона по патенту РФ № 1728432;

- технология герметизации дефектных образований в бетоне на контакте с металлом в ограждающих конструкциях сооружений магнитными герметизирующими композициями (МГК) под воздействием внешнего локального магнитного поля; оптимальные составы МГК;

- принципы и методы конструирования высокопрочных и малопроницаемых волокнистых и дисперсно-упрочненных композиционных материалов для ограждающих конструкций специальных сооружений с оценкой технико-экономической эффективности некоторых защитных и ограждающих конструкций.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на X научно-технической конференции в Ленинградском высшем военном инженерном строительном училище им. генерала армии А.Н. Комаровского (в БИТУ), на VIII ленинградской конференции по бетону и железобетону, на семинарах в Санкт-Петербургском институте повышения квалификации работников Министерства энергетики, на совещаниях в техническом управлении капитального строительства МО, в научно-техническом комитете при Заместителе Министра обороны по строительству и расквартированию войск, на научно-технических конференциях в 26 ЦНИИ МО РФ, Липецком государственном техническом университете, Тульском государственном университете, на заседании кафедры строительного материаловедения Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 38 печатных работах, в том числе: в монографии, учебном пособии, методическом указании к лабораторной работе, двух ведомственных нормативных документах, 5 изобретениях, 19 статьях и 9 тезисах докладов на конференциях

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, заключения, 9 разделов, содержащих 404 страниц машинописного текста, включая 126 иллюстраций, 88 таблиц, список использованных источников литературы из 225 наименований. Кроме того, в диссертацию включено приложение на 10 страницах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 На основе разработанной модели напряженного состояния структурных систем «стальное волокно-бетон», с учетом принятых допущений о кубической упаковке стальных волокон фиброкаркаса в бетонной матрице при их равномерном пространственном распределении и надежным сцеплении с ней:

- развиты существующие представления о закономерностях формирования микро- и макроструктуры сталефибробетона, как гетерогенного тела на стадии двух процессов: конструктивного, обусловленного гидратацией цемента и деструктивного, характеризуемого возникновением при усадке в стальных волокнах и прилегающих к ним слоях бетона внутренних напряжений, в результате чего волокна и бетон в матрице образуют преднапряженный фибробетонный каркас, обеспечивающий повышение прочности материала и снижение его газопроницаемости. Внутренние напряжения сжатия в стальных волокнах достигают величин 42 и 68 МПа при объемном содержании фибровой арматуры в бетонной матрице 2,5.5 %.

- дополнена теория проектирования состава сталефибробетона с заранее заданными свойствами и создана методика расчета оптимальных параметров дисперсного армирования мелкозернистого бетона, учитывающая предельные размеры межфибровых расстояний и ячеек фиброкаркаса (3 . 5 мм); критические значения геометрического фактора стальных волокон (—=120 . 360); рациональные степени дисперсного армирования с1 цу =3 . 6 % без пригруза и до 9 % по объему - с пригрузом); оптимальные значения диаметра волокон (с1=0,5 .0,7 мм), в зависимости от технологии изготовления, прочности бетона и стальных волокон;

- определены границы и параметры преднапряженных контактных зон систем «стальное волокно-бетон», диаметр которых составляет 1,5 . 6,9 мм (с учетом поперечных размеров волокон), которые следует считать самостоятельными структурообразующими элементами, так как в них организуется связь между упрочняющими волокнами и бетоном, от которой в значительной мере зависят прочностные характеристики и газопроницаемость сталефибробетона, а также другие физико-механические свойства материала;

- сформулированы принципы, создана методика оценки параметров сцепления стальных волокон с бетонной матрицей по зависимостям условных касательных напряжений от взаимного смещения при работе разрушения и определены коэффициенты эффективности для каждого вида фибр по площади эпюр работы выдергивания стального волокна из бетонной матрицы с учетом технологии изготовления волокна и состояния поверхности. При этом установлены численные значения коэффициентов для фибр, рубленных из проволоки: с гладкой поверхностью кэ = 1,0; профилированных кэ= 2,4; гофрированных кэ= 2,5; для фрезерованных фибр из листовой стали кэ= 5,8.

2 В результате принятой гипотезы о возможности создания жесткого пространственного фиброкаркаса из стальных волокон, укладываемых в форму, с организацией ввода мелкозернистой бетонной смеси в фиброкарка-сы методами литья, вибролитья, вибролитья с пригрузом и нагнетания разработаны две разновидности технологии изготовления сталефибробетона и конструкций из него способом раздельной укладки компонентов:

- первая (а.с. СССР № 294055) - путем заполнения нижней части фиброкаркаса бетонной смесью с погружением в нее верхней части фиброкаркаса специальным штампом-пригрузом, в результате чего увеличивается объемная доля дисперсного армирования бетонной матрицы с 5 до 6 . 9 %, в 1,2 . 1,8 раз повышается прочность материала на растяжение и изгиб, в 3 . 4 раза снижается его газопроницаемость;

- вторая (патент РФ № 1728432) - путем обеспечения вибрацией всплытия жесткого фиброкаркаса в мелкозернистой бетонной смеси для образования на внутренних поверхностях конструкций дополнительного слоя дисперсной арматуры в виде густовыступающих из бетона концов стальных волокон, в результате чего обеспечивается их надежное сцепление с материалом заполнения и возникает возможность изготовления железобетонных ограждающих конструкций специальных сооружений в несъемной фибробе-тонной опалубке с защитной противоотколыюй зоной.

3 На основе разработанной реологической модели процесса ввода бетонной смеси в фиброкаркасы для предложенных разновидностей технологии изготовления сталефибробетона способом раздельной укладки компонентов:

- выведена формула для определения напряжений сдвига мелкозернистой бетонной смеси при ее вводе в ячейки фиброкаркаса с различной степенью дисперсного армирования, численные значения которых находятся в прямой пропорциональной зависимости от степени дисперсного армирования, геометрического фактора стальных волокон и площади поперечного сечения потока смеси;

- получены теоретические расчетные и экспериментальные данные значений реологических и технологических свойств мелкозернистой бетонной смеси для ввода в ячейки фиброкаркаса со степенью дисперсного армирования 2 . 5 % по объему: структурной вязкости (125 . 150 Па*с), напряжений сдвига (2 . 120 кПа), водопотребности (В/Ц = 0,35 . 0,45) , подвижности (7 . 11 см погружения стандартного конуса), удобоуклады-ваемости (60 . 120 с);

- определены оптимальные режимы обработки мелкозернистой бетонной смеси в подготовительный период и в процессе ее ввода в фиброкаркасы: время приготовления и активации бетонной смеси не менее 3 минут; амплитуда колебаний рабочего органа виброплощадки 0,8 . 1,0 мм; частота колебаний 2800 . 3000 кол/мин.; параметры термовлажностной обработки + 80° С при 100 % относительной влажности воздуха при тех же режимах набора, выдерживания и снижения температуры по времени, что и для железобетонных изделий.

4 Установлены зависимости основных прочностных, деформатив-ных свойств и газопроницаемости высокоармированного сталефибробс-тона при воздействии статических и динамических нагрузок от структурообразующих и технологических факторов. Определены коэффициенты: динамического упрочнения сталефибробетона (кд) на сжатие и изгиб, равные 2,26 и 1,89 вместо 1,65 и 1,42 у бетона контрольного состава; газопроницаемости материала на контактных поверхностях к8р=(1,3 . 1,5) «10" вместо кер=6'10" ——:-у мелкозернистого бетона. м •ч-даПа

5 Предложен способ оценки трещиностойкости композиционных и других материалов по нагрузке начала трещинообразовапия, определяемой минимальным значением времени прохождения через материал ультразвукового сигнала на стыке фаз уплотнения и разрушения при ступенчатом нагружении образца в процессе растяжения при изгибе.

6 С учетом математической модели реологических процессов, объясняющей характер образования неплотностей в бетоне стыков на контактных поверхностях с другими материалами и поверхностями ограждающих конструкций в процессе воздействия на него растягивающих напряжений от деформаций усадки разработана технология герметизации уплотнения дефектных образований в бетоне на контакте с металлическими конструкциями магнитными герметизирующими композициями с тонкодисперсным ферромагнитным заполнителем иод воздействием локального магнитного поля. При этом:

- определены принципы создания и расчета эффективных магнитных систем из оксидно-бариевых магнитов и электромагнитных устройств (традиционных и по а.с. СССР № 250580);

- выяснен механизм процесса намагничивания магнитных герметизирующих композиций (МГК) и металлов, используемых в качестве магнитопроводов-полюсников, позволивший установить оптимальные характеристики внешнего локального магнитного поля с индукцией 0,01 . 0,02 Тл для снижения давления нагнетания МГК в дефектных местах в 1,3 . 3 раза в пределах раскрытия трещин бетоне ограждающих конструкций 0,3 . 1,0 мм;

-определены оптимальные составы МГК (с 20 % . 30 % процентным содержанием ферромагнитного наполнителя из тонкодисперсного магнетита по массе в составе цементно-водной композиции) и рациональные параметры процесса нагнетания герметизирующих композиций в дефектные образования под воздействием внешнего локального магнитного поля (50 . 120 кПа в зависимости от этапа в процессе нагнетания и ширины раскрытия трещин ).

7 Результаты проведенных исследований использованы:

- при разработке ведомственных нормативных источников: «Инструкции по герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений» (ВСН 166-91 МО РФ, 1991 г.); Инструкции по устройству кровель зданий и сооружений» (ВСН 165-91 МО РФ, 1991 г.;

- при разработке проектных документов одно- и двухэтажных сооружений с конструкциями несъемной фибробетонной опалубки по патенту РФ № 1728432 (РЧ шифры Э-0013ЖД1 и Э-0013 ЖД). Технико-экономическая эффективность - снижение затрат в 1,6 . 1,8 раз за счет уменьшения толщин панелей несъемной опалубки с 2,5 см до 1,0 см и применения эффективных материалов заполнения пространства между панелями;

-при возведении в НИЦ 26 ЦНИИ взрывной камеры 6 х 6 х 6 м с ограждающими конструкциями из сталефибробетона, изготовленного по а.с СССР 294055 под расчетную нагрузку с толщиной стен 25 см вместо 50 см по проекту. Экономический эффект от внедрения составил 216114 р. на одну камеру и 10805,7 р. на 1 кг загрузки взрывчатого вещества;

- при внедрении рекомендаций по заделке полостей стыков между сборными ограждающими конструкциями специальных сооружений сталефибробетоном вместо мелкозернистого бетона (по проекту Т - 785/А-111-300-84). Экономический эффект составил 28,4 р./м со снижением газопроницаемости материалав 5,8 раза и увеличением его прочности на скалывание в 2,4 раза;

- ири возведении фрагмента специального сооружения и одноэтажного жилого дома коттеджного типа с конструкциями несъемной опалубки стен и перекрытий из сталефибробетона в НИЦ 26 ЦНИИ МО. У Ь

1. Буланенков С.А. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций Текст. / С.А. Буланенков, СИ. Воронов, П.П. Губченко и др.; Под общ. ред. М.И. Фалеева. Калуга: ГУП «Облиздат», 2001. - 480 с.

2. Руководство по проектированию строительных конструкций убежищ гражданской обороны Текст./ ЦНИИПромзданий.- М.: Стройиздат,1982 296 с.

3. Каммерер IO.IO. Защитные сооружения гражданской обороны: Устройство и эксплуатация Текст.: Учебное пособие/ Ю.Ю. Каммерер, А.К. Куты-рев, А.Е. Харкевич. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 232 с.

4. Герметизация сооружений Текст.: Справочное пособие. Под общ. ред. А.П. Смирнова.-М.:Военное издательство Министерства обороны СССР, 1979.-168 с.

5. Бочарников A.C. Применение сталефибробетонных конструкций, изготовленных способом раздельной укладки компонентов для повышения герметичности специальных фортификационных сооружений Текст.: Дис. канд. техн. наук/А.С. Бочарников. Л.: ЛВВИСУ, 1988 - 221 с.

6. Экспресс-отчет по результатам испытания натурного фрагмента убежища (проект Т 785/А-111-300-84) Текст. / В.И. Бибанов, В.М. Казаринов, A.M. Денисов, A.C. Бочарников и др. - Л.: Войсковая часть 13073, 1985, инв. № 16005.

7. Бочарников A.C. Воинские и производственные здания. Часть вторая. Производственные здания Текст.: Учебное пособие / A.C. Бочарников, B.C. Васильченко. Симферополь: СВВПСУ, 1985.-313 с.

8. Бочарников A.C. Дисперсно-армированные композиционные материалы на основе цементных вяжущих для конструкций защитных сооружений Текст.: Монография / A.C. Бочарников// В надзаг. PA ACH, Центральное отделение. Липецк: ЛГТУ, 2004.-261 с.

9. ВСН 166-91/МО СССР. Инструкция по технологии герметизации ограждающих конструкций специальных сооружений Текст. / A.C. Бочарников, В.Н. Нехаевский, А.П. Смирнов и др. М., 1992. - 69 с. В надзаг. Министерство обороны СССР.

10. СНиП П-11-77. Защитные сооружения гражданской обороны Текст.: Нормы проектированиям. -М.: Стройиздат, 1978.

11. Барканов М.Б. Эксплуатация многослойных конструкций зданий Текст. / М.Б.Барканов, В.В. Михайловский, Н.М. Вавуло.- М.: Стройиздат, 1975.- 88 с.

12. Диденко В.Н. О надежности зданий и сооружений реконструиремых ТЭС/ В.Н. Диденко, К.А. Котов// Энергетическое строительство, 1989 , № 5. -С. 21-25.

13. Бочарников A.C. Свойства сталефибробетона, изготовленного способом раздельного бетонирования Текст. / A.C. Бочарников // Сб. науч.тр. 26

14. ЦНИИ МО М., 1987, № 64, с. 54-59. - В надзаг: Министерство обороны.

15. Бочарников A.C. Свойства и применение сталефибробетона, изготовленного способом раздельного бетонирования Текст. / A.C. Бочарников // В кн.: Материалы X научно-технической конференции.- Л.: ЛВВИСУ, 1987. С. 71.

16. Огороднев Б.Е. Заделка трещин в железобетонных конструкциях методом инъекции водоцементных смесей и полимерных смол Текст.:Автореф. дис. канд. техн. наук / Б.Е. Огороднев Свердловск, 1966. - 18 с.

17. Досье А. Недостатки железобетона и их устранение Текст./ А. Лосье //Пер. с фран. М.: Госстройиздат, 1980.

18. Литвинов И.М. Усиление и восстановление железобетонных конструкций Текст./И.М. Литвинов. М.: Стройиздат, 1942.

19. Некрасов В.П. Новейшие приемы и задачи железобетонной машины Текст./В.П. Некрасов // "Зодчий", 1969, № 27 29. - С. 227- 235; С.230 - 236; С. 243- 277.

20. Павленко В.И Свойства фибробетона и перспективы его применения Текст.:Аналитический обзор / В.И. Павленко, В.Б. Арончик. Рига: ЛатНИ-ИНТИ,1978.- 52 с.

21. Romualdi J.P., Batson G.B. Mechanics of crack arrest in concrete Text. Processing of the American Society of Civil Engineers. Vol. 89, No EM3, June 1963.-PP. 147-168.

22. A.c. № 718268 (СССР). Способ изготовления армированных бетонныхгЧизделий Текст. / Ю.Н. Ермилов, JI.P. Курбатов. БИ. 1980, № 5.

23. Патент № 2342830 (Франция). Способ изготовления строительных материалов, например, бетонов и растворов, дисперсно-армированных волокнами Текст. /Х.О. Вьюст. Опубл. 1977, 30.09.

24. Патент № 52-101225 (Япония). Способ изготовления дисперсно-армированных цементных изделий Текст. / Ито Ясуро, Пени Кикадзу, Омари Ма-садзи. Опубл. 1977, 25.08.

25. Патент № 52-152921 (Япония). Способ изготовления цементных изделий, армированных стальными волокнами Текст./ Такаки Муцу, Мутара Кэн. Опубл. 1977, 19.12.

26. Патент № 56-19802 (Япония). Способ изготовления фиброцементных изделий Текст. / Сасакава Хисаси, Хакота Хироеси, Исида Хироси, Инаи ТоVсиеси. -Опубл. 1981.

27. А.с. № 893444 (СССР).Способ изготовления дисперсно-армированных изделий Текст. / О.В. Коротышевский. БИ, 1984, № 20.

28. А.с. № 887766 (СССР). Стеновая панель Текст. / О.В. Коротышев-ский, В.Б. Арончик. -БИ, 1981, № 45.

29. A.c. № 1060777 (СССР). Строительный элемент / Текст. О.В. Коро-тышевский, Г.С. Кобринский. БИ, 1983, № 47.

30. A.c. № 927508 (СССР). Способ приготовления фиброармированной бетонной смеси Текст. / K.M. Королев, J1.A. Малинина, В.П. Рыбасов. БИ, 1962, № 18.

31. A.c. №1066812 (СССР). Устройство для изготовления фиброматов Текст. /О.В. Коротышевский. БИ, 1984, № 2.

32. A.c. № 949123 (СССР). Способ изготовления дисперсной арматуры и устройство для его осуществления Текст. /А.Р. Виленсон, Р.И. Штигманис, А.Я. Видинын, В.Б. Арончик. БИ, 1982, № 29.

33. A.c. № 1046680 (СССР). Способ определения межфибровых расстояний в сталефибромате Текст. / О.В. Коротышевский. БИ, 1983, № 37.

34. A.c. № 294055 (СССР) Текст. / A.C. Бочарников, В Г. Деметриадес, С.Н. Садофьева. Заявка № 3160863. Приоритет изобретения: 15 января 1987 г. Зарегистрировано в Государственном реестре 1 июня 1989 г.

35. Патент № 1728432 (РФ). Несъемная фибробетонная опалубка Текст. / A.C. Бочарников, А.М. Денисов, Р.Г. Хлопотов, И.Б. Демин, С.Я. Боярский, О.В. Коротышевский, В.А. Колосов. БИ, 1992, № 15.

36. Березницкий Ю.А. Применение фиброцемента и фибробетона за рубежом Текст./ Ю.А. Березницкий // Экспресс-информация "Современное состояние и тенденденции развития больших городов в СССР и за рубежом". -М.: МГЦНТИ, 1986. Вып. 2.

37. Рыбасов В.П. Приготовление и свойства сталефибробетона с добавками поверхностно-активных веществ Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. на-ук/-М, 1960.-19 с.

38. Максимов А.Н. Фибробетон, армированный волокнами минеральной ваты Текст./ А.Н. Максимов // В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве. М.:НИИЖБ, 1979.

39. Пухаренко Ю.В. Принципы формирования структуры и прогнозирование прочности фибробетонов Текст./ Ю.В. Пухаренко//Строительные материалы, 2004, № 10.-С. 47 . 50.

40. Стерин B.C. Приготовление сталефибробетонных смесей Текст./ B.C. Стерин // В кн.: Применение фибробетона в строительстве / под ред. Л.Г. Курбатова.- Л.: ЛДНТП, 1985.-С. 27 . 31.

41. Ермилов Ю.И. Об эффективности фибрового армирования Текст./ Ю.И. Ермилов, Л.Г. Курбатов // В кн.: Исследования тонкостенных пространственных конструкций и технология их изготовления. Л., 1980. - С.37-43.

42. Курбатов Л.Г. Трещиностойкость и раскрытие трещин в изгибаемых сталефибробетонных элементах Текст./ Л.Г Курбатов, В.И. Попов // В. кн.: Пространственные конструкции в гражданском строительстве. Л., 1982. - С. 33-42.

43. Бочарников A.C. Высокоармированный сталефибробетон Текст./ A.C. Бочарников // Военно-строительный бюллетень. М.: МО, 1988, № 1. - С. 3334.

44. Бочарников A.C. Высокоармированный сталефибробетон Текст./ A.C. Бочарников, В.В. Прозоров // Энергетическое строительство, 1989, № 5. С. 30-32.

45. Аболиньш Д.С. Сопротивление иглобетона осевому растяжению и раскалыванию Текст./ Д.С. Аболиньш, В.К. Кравинскис// Труды РПИ. Рига: 1974, вып. 2.-С. 47-54.

46. Коротышевский O.B. Использование фиброкаркасов для дисперсного армирования мелкозернистых бетонов Текст./ О.В. Коротышевский, K.M. Королев//Экспресс-информация. Сер. 3 «Промышленность сборного железобетона», ВНИИЗСМ, вып. 7.-М.: 1984. С. 10 - 12.

47. Бочарников A.C. Оптимальные размеры ячеек фиброкаркаса в стале-фибробетоне Текст. / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45- летию ЛГТУ. Липецк, 2001. - С. 125 - 127.

48. Бочарников A.C. Оптимальная степень дисперсного армирования ста-лефибробетона Текст. / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45-летию ЛГТУ. Липецк, 2001.-С.128-131.

49. Бочарников A.C. Рациональный геометрический фактор стальных волокон в сталефибробетоне Текст./ A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 45-летию ЛГТУ. -Липецк, 2001.- С. 132 137.

50. Бочарников A.C. Особенности макро- и микроструктуры сталефибро-бетонаТекст. / A.C. Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 30-летию НИС ЛГТУ. Липецк, 2003.- С. 23 - 26.

51. Бочарников A.C. Прочность сталефибробетона на растяжение Текст./ А.С.Бочарников // Сб. научных трудов ЛГТУ, часть 2 / К 30-летию НИС ЛГТУ. Липецк, 2003. - С. 18-22.

52. Крылов Б.А. Фибробетон и фиброцемент за рубежом Текст.Обзор / Б.А. Крылов. -М.: ЦИНИС, 1979.

53. Рабинович Ф.Н. Бетоны с дисперсно армированные волокнами Текст.: Обзорная информация / Ф.Н. Рабинович // Сер. "Промышленность сборного железобетона". М: ВНИИЭСМ, 1976. - 72 с.

54. Коротышевский О.В. Пути повышения эффективности дисперсного армирования бетона (опыт Латвийской ССР) Текст.: Обзор / О.В. Коротышевский. -Рига: ЛатНИНТИ, 1987. 43 с.

55. Малинина Л .А. Опыт изготовления фибробетона в СССР и за рубежом Текст.: Обзорная информация / Л.А. Малинина, K.M. Королев, В.П. Рыбасов //Сер. "Строительные материалы, изделия и конструкции". М.: ЦИНИС, 1979.

56. Swamy P.W., Mangt P.S, The onest of cracking and ductility of steel fiber concrete. Cement and. steel fiber concrete Cement and concrete research Text. 1975, v.5., № 11.-PP. 37-53.

57. Копацкий А.В. Сравнительная оценка коррозионной стойкости арматуры в армоцементе и сталефибробетоне Текст./ А.В. Копацкий, Е.В. Гули-мова // В кн.: Исследования и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона. Л.: ЛенЗНИИЭП, 1978. - С. 96 - 101.

58. Skarendal A. Precast and sprayed steel fiber concrete Text. "CI-80. Fi-brousconcrete", London, 1980. - PP.115 - 127.

59. Романов В.П. Применение сталефибробетона в строительстве Текст./ В.П. Романов. Л.: ЛВВИСУ, 1986.-21с.

60. Hackman L.E. Application of steel fiber refractory reinforcement Text. -"CI-80 /Fibrous concrete", London, 1980. PP. 137 - 152.

61. Batson G.B. and С State-of-the-art report on fiber reinforcment concrete Text. ACI Journal, 1973, v.70. No 11. PP. 729 - 744.

62. Сурова И.К. Сопротивление дисперсноармированного бетона продольному удару Текст. / И.К. Сурова В кн.: Дисперсноармированные бетоны и конструкции из них.- Рига: ЛатИНТИ, 1977. - С. 76 - 78.

63. Сурова И.К. Исследование сопротивления бетона удару Текст.: Авто-реф. дис. канд. техн. наук / И.К. Сурова. Л., 1977.

64. Родов Г.С. Забивные сваи с применением фибробетона Текст. / Г.С. Родов // Бетон и железобетон, 1980, № 8. С. 4 - 6.

65. Родов Г.С. Ударостойкие забивные сваи с применением сталефибро-бетона Текст. / Г.С. Родов, Б.В. Лейкин. Л.: ЛДНТП, 1982.

66. Рабинович Ф.Н. Эффективность применения сталефибробетона в промышленном строительстве Текст. / Ф.Н. Рабинович, Г.А. Шикунов // В кн.: Применение фибробетона в строительстве. Л.: ЛДНТП, 1985. - С. 9 - 15.

67. Трамбовецкий В.П. Зарубежный опыт использования фибробетона в строительстве Текст. / В.П. Трамбовецкий // В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве. М.: НИНИИЖБ, 1979. - С. 38 - 46.

68. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве Текст./ И.В. Волков// Строительные материалы, 2004, № 6.

69. Лобанов И.А. О некоторых предпосылках технологического упрочнения дисперсноармированных бетонов Текст. / И.А. Лобанов // В сб.: Производство строительных изделий и конструкций.-Л.: ЛИСИ, 1973, № 35. С. 52 - 55.

70. Лобанов И.А. Взаимосвязь технологии и свойств сталефибробетона Текст./ И.А. Лобанов// В кн.: Применение фибробетона в строительстве/ Под ред. Л.Г.Курбатова. Л.: ЛДНТП, 1985. - С. 22 - 26.

71. Курбатов Л.Г. Некоторые вопросы технологии и технико-экономической эффективности сталефибробетона Текст. / Л.Г. Курбатов // В кн.: Производство строительных изделий и конструкций: Межвузовский тематический сборник трудов. Л.,ЛИСИ, 1979. - С. 38 - 42.

72. Edgington J. Steel fibre reinforced concrete Text. Rese arch report submitted to the Department of the Environment, January 1974. Also available ad PhD thesis, University of Surrey, 1974.

73. Edington J. and Hannant D.J. Steel fibre reinforced concrete Text. The Effect on fibre orientation of compaction by vibration. Materiaux et Construction, Vol 5 №25, 1972.-PP. 41- 44.

74. Крылов Б.А. Фибробетон и фиброцемент за рубежом Текст.: Обзорная информация/ Б.А. Крылов// Сер. «Строительные материалы, изделия иконструкции», ЦИНИС. М: 1979. - 53 с.

75. Edgington J. Steel fibre reinforced concrete Text. Intermediate report submitted to the Department of the Environment for the period ending 1st March 1972.

76. Johnson C. D. and Coleman R.A. Strength and deformation of teel fibre reinforced martar in uniaxial tension Text. To be published in the Journal of the American Concrete Institute, 1974.

77. Кравинскис B.K. Исследование прочности и деформативности иглобе-тона, железобетона при статическом нагружении Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. наук / В.К. Кравинскис- Рига, 1974.- 19 с.

78. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами Текст./ Рабинович Ф.Н. // Строительные материалы, 1975, № 4. С. 37.

79. Кравинскис В.К. Исследование распределения отрезков проволоки в иглобетоне Текст. / В.К. Кравинскис, Я.А. Бавицкис // В кн.: Технологическая механика бетона. Вып. 2. Рига: РПИ, 1977. - С.37 - 45.

80. Эджингтон Дж. Бетон армированный стальной проволокой Текст./ Дж. Эджингтон, Дж.Ханант, Р.И.Т. Уильяме // В кн.: Материалы, армированные волокном / Пер. с англ. Л.И- Сычевой, А.В. Воловика.- М.: Стройиздат, 1982.- 180 с.

81. Баженов Ю.М. Технология бетона Текст.: Учебник для вузов/ Ю.М. Баженов. М: АСВ, 2002.-500 с.

82. Бочарников А.С. Перспективная несъемная фибробетонная опалубка для монолитного домостроения Текст./ А.С. Бочарников, В.В. Прозоров // Энергетическое строительство, 1991, № 9. С. 24 - 25.

83. Коротышевский О.В. Применение фиброматов для дисперсного армирования мелкозернистых бетонов Текст./ О.В. Коротышевский // Тезисы докладов IX конференции молодых ученых и специалистов Прибалтики и Белоруссии.-Минск: 1977.-С. 89.

84. Тобольский Т.Ф. Пространственное армирование мелкозернистыхбетонов высокопрочной проволокой малых диаметров Текст./ Т.Ф. Тобольский, И.Ф.Ципенюк // "Изв. вузов. Строительство и архитектура". М.: 1964, № 7.- С.42 - 49.

85. Королев K.M. Некоторые свойства бетонов, армированных различными видами волокна Текст./ K.M. Королев, Г.Н. Платонова// в кн,: Тяжелый бетон и его разновидности. -М.: 1981.-С. 46-50.

86. Коротышевский О.В. Использование метода раздельной укладки при изготовлении изделий из фибробетона Текст./ О.В. Коротышевский // В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве.- М.: НИИЖБ, 1979. С. 107 -109.

87. Коротышевский О.В. Изготовление тонкостенных изделий из стале-фибробетона методом раздельной укладки Текст. / О.В. Коротышевский // Труды ЛатНИИстроительства. Рига: 1980, № 8.- С. 107 - 114.

88. Кузьмина М.Б. Перспективы раздельной технологии изготовления сталефибробетонных конструкций Текст./ М.Б. Кузьмина // Экспресс-информация. Сер."Совершенствование базы строительства", вып. 1, ЦБНТИ.-М.: 1987.-С. 34-36.

89. Косарев В.М. Расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов с хаотическим дискретным армированием Текст./ В.М. Косарев // В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве.- М.: НИИЖБ, 1979. -С.130 137.

90. Волков И.В. О рекомендациях по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций Текст./ И.В. Волков, В.А. Беляева // В кн.: Фибробетон: свойства, технологии, конструкции. Рига: ЛатНИИСтроитель-ства. - С.20-22.

91. Дубинин И.С. Влияние добавок суперпластификаторов на свойства цементных паст Текст./ И.С. Дубинин, В.А. Кудинов, A.A. Смирнов // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева: Сб. тр. 1988. -Т. 211.- С. 79 - 84.

92. Митрофанов E.H. Армоцемент Текст./ E.H. Митрофанов. JL, Строй-издат (Ленингр. Отделение), 1973. - 208 с.

93. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоце-ментных конструкций Текст. /Ю.М. Баженов. М.: Госстройиздат, 1963.

94. Баженов Ю.М. Технология бетонных и железобетонных изделий Текст.: Учеб. для вузов/ Ю.М. Баженов, А.Г. Комар. М.: Стройиздат, 1984.672 с.

95. Баженов Ю.М. Технология бетона Текст.: Учеб. Пособие. 2-е изд., перераб./ Ю.М. Баженов. - М.: Высш. Шк., 1987.- 414 с.

96. ИЗ Баженов Ю.М. Технология бетона, строительных изделий и конструкций Текст.: Учеб. для вузов/ Ю.М. Баженов, А.Г. Комар. М.: Стройиздат, 1984.- 672 с.

97. Болотских Н.С. Борьба с подземными водами Текст./ Н.С. Болот-ских, Д.О. Слободкин. Киев: "Техника", 1982. - 154 с.

98. A.c. № 850805 (СССР). Инъектор для нагнетания раствора в скважины строительных конструкций Текст./ М.Д. Бойко, В.А. Заваров. 1981.

99. A.c. № 857377 (СССР). Способ заделки трещин в бетонных ограждающих конструкциях Текст./ М.Д. Бойко, В.А. Заваров. — 1981.

100. A.c. № 870725 (СССР). Устройство для уплотнения бетона ограждающих конструкций подземных сооружений Текст./ М.Д. Бойко, В.А. Заваров, В.В. Павлов.-1981.

101. A.c. № 870729 (СССР). Способ заделки трещин в металлической гидроизоляции Текст./ М.Д. Бойко, В.А. Заваров, Е.А. Вольский. — 1981.

102. A.c. № 1006657 (СССР). Способ цементации бетонных конструкций Текст./М.Д. Бойко, В.А. Заваров. 1981.

103. А.с. № 1074979 (СССР). Способ заделки трещин в бетонных конструкциях Текст./ В.А. Заваров, М.М. Смирнов. 1983.

104. А.с. № 1138457 (СССР). Инъектор для нагнетания растворов с магнитными свойствами в скважины строительных конструкций Текст.- 1984

105. А.с. № 1257192 (СССР). Способ заделки трещин в металлической гидроизоляции Текст. /В.А. Заваров. 1985.

106. А.с. № 1297558 (СССР). Способ заделки волосяных трещин на вертикальных и обратных поверхностях металлоконструкций Текст./ В.А. Заваров. 1986.

107. Бочарников А.С. Способ герметизации неплотностей мест контакта металл-бетон магнитными составами Текст./ А.С. Бочарников // Материалы X науч.-техн. конф. Л.:ЛВВИСУ. -1987. - С. 84.

108. А.с. № 250580 (СССР) Текст./ А.С. Бочарников, Г.П. Афоничева // Заявка №3139565. Приоритет изобретения 10 апреля 1986 г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 2 марта 1987 г.

109. Бочарников А.С. Герметизация зон контакта металл-бетон Текст./ А.С. Бочарников, А.П. Смирнов // Военно-строительный бюллетень. -1987.-№ 3.- С.26- 27.

110. Браутман J1. Современные композиционные материалыТекст./ Л.Браутман, Р. Крок и др. М.: Мир, 1970. - 240 с.

111. Столяров Я.В. Теория железобетона на экспериментальной основе Текст./Я.В.Столяров.- 1934.

112. Столяров Я.В. Введение в теорию железобетона Текст./ Я.В. Столяров. М., Л.: Стройиздат Наркомстроя, 1941. - 439 с.

113. E.Freyssinet. Une revolution dans les techniques du BetonText. Русский перевод книги «Переворот в технике бетона/ Под ред. проф. Н.М. Беляева. 1938.

114. Федорчук В.К. Усадка и ползучесть высокопрочных бетонов и их влияние на потери преднапряжения и трещиностойкость центрально-обжатыхжелезо-бетонных элементов Текст.: Автореф. дне. . канд. техн. наук / В.К. Федорчук.- Днепропетровск, 1978.

115. Байков В.Н. Железобетонные конструкции Текст./ В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. М.: Стройиздат, 1991. - 766 с.

116. Яценко В.Ф. Прочность композиционных материалов Текст./ В.Ф. Яценко. К.: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 191 с.

117. Структура и свойства композиционных материалов Текст./ К.И. Портной, СЕ. Салибеков, И.Л. Светлов, В.М. Чубаров. — М.: Машиностроение, 1979. —255 с.

118. Классификация композиционных материалов Текст./ К.И. Портной,

119. С.Е. Салибеков, И.Л. Светлов, В.М. Чубаров.-М.: Машиностроение, 1979.255 с.

120. Mandelbrot В/В. The fractal geometry of nature Text. N.Y.: Freman, 1983/-480 p.

121. Смирнов Б.М. Фрактальные кластеры Текст./ Б.М. Смирнов// Успехи физических наук. Т. 149. - Вып. 2.-С. 177- 219.

122. Чернышов Е.М. Управление процессами технологии, структурой и свойствами бетонов Текст./ Е.М. Чернышов, Е.И. Шмитько, В.В. Помозков, A.A. Федин, В.Т. Перцев и др.//Под ред. Е.М. Чернышова, Е.И. Шмитько, Воронеж, ВГАСУ.- 2002.- 343 с.

123. Перцев В.Т. Структура двойного слоя вблизи фрактальной поверхности Текст./В.Т. Перцев, П.А. Головинский// Изв. Вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2000. - Т. 8. - № 3. С. 31 - 36.

124. Перцев В.Т. Управление процессами раннего формования структуры бетонов Текст.: Автореф. дисс. . докт. техн. наук/ В.Т. Перцев. Воронеж.41 с.

125. Шмитько Е.И. Управление структурой бетона через влажностный фактор Текст./ Е.И. Шмитько, H.JI. Берлина, В.И. Смотров// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. - № 11 .-С. 14-16

126. Макридин Н.И. Природа конструкционной прочности цементных бетонов Текст.: Дис. докт. техн. наук/ Н.И. Макридин.-Пенза,1998. -367 с.

127. Макридин Н.И. Структура и параметры трещиностойкости цементных композитов Текст./ Н.И. Макридин, А.Н. Бобрышев, В.И. Калашников и др.

128. Пенза, ПГАСА, 2000. 141 с.

129. Комохов П.Г. Энергетические и кинетические аспекты механики разрушения бетона Текст./ П.Г. Комохов, В.П. Попов.- Самара: Изд-во Самарского филиала, секция «Строительство», 1999. 111 с.

130. Гвоздев A.A. Расчет несущей способности конструкций по методу предельных напряжений Текст./ A.A. Гвоздев. М: Госстройиздат, 1949.

131. Черноусов H.H. Железобетонные конструкции с использованием дисперсно-армированного шлакопемзобетона Текст./ H.H. Черноусов, И.И. Пан-телькин. -М.: 1998. Издательство Ассоциация строительных вузов. - 300 с.

132. Swamy Q.N., К. Al-Noori. Bond strengt of steel fibre reinforced concrete Text.-Concrete, 1974, vol. 8 №8.

133. Курбатов Л.Г. Исследование сцепления тонкой проволоки с бетоном Текст./ Л.Г. Курбатов, В.П. Вылегжанин// В кн.: Исследование пространственных конструкций гражданских зданий. -Л.: ЛенЗНИИЭП, 1976.

134. Kar J. N., Pal A. K.Strengt o/fiber reinforced concrete Text./Proc.,ASCE. V.98.- 1972,-May.- P. 1058- 1068 .

135. Лобанов И.А. Перспективы использования сталефибробетона в напорных трубах Текст. / И.А. Лобанов, В.Ф. Малышев, К.В. Талантова // Исследование и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона. Труды ЛенЗНИИЭП. -Л.: 1981. - С. 17-24.

136. Пухаренко Ю.В. Регулирование структуры и свойств фибробетонов Текст. / Ю.В. Пухаренко // Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии: Материалы Всесоюзной науч. Техн. конференции. Белгород, 1991.-С. 27-28.

137. Пухаренко Ю.В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов Текст.: Автореф. дис. . докт. техн. наук/ Ю.В. Пухаренко. СПб, 2005. - 42 с.

138. Krencel H. Fiber reinforced britle matrix materials Text.// An International Symposium: Fiber reinforced concrete. ACL USA. - 1974.

139. Хакимов Ш.А. Исследование центрально и внецентренно обжатых железобетонных изгибаемых элементов с различными размерами защитного слоя бетона Текст.: Автореф. дис. .канд. техн. наук/ Ш.А. Хакимов. М.: 1970. - 20 с.

140. Янкелович Ф.Ц. Формализация априорных данных исследования свойств дисперсноармированного бетона Текст. / Ф.Ц. Янкелович// Вопросы строительства Рига 1974 -Вып. - С. 144-151.

141. Бочарников A.C. Прочность сталефибробетона на растяжение с учетом вероятного распределения фибровой арматуры Текст./ A.C. Бочарников// Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2005.-Приложение № 3.- С. 82 89.

142. Бочарников A.C. Вероятное количество фибр, участвующих в работе разрушения сталефибробетонного образца Текст. / A.C. Бочарников// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века/ Технологии бетонов. — 2005.—№5. —С. 64.

143. Griffith A. A. The Phenomena of Rupture and Flow in solidsText./ Philosophical Transaktions. The Royal Society of London.- 1921. - P. 161-198.

144. Irwin GR. Analysis of Frakture Dynamics// Fracturing of Metals. Text.-Cleveland. 1948.-P. 147-166.

145. Партон В.З. Механика упруго-пластического разрушения/В.3. Пар-тон, Е.И. Морозов. М.: 1974. - 416 с.

146. Черепанов Г.П. Механизм хрупкого разрушения Текст. / Г.П. Черепанов. -М.: 1974.-640 с.

147. Сунак О.П. Прочность, трещиностойкость и деформативность нормальных сечений изгибаемых комбинированно-армированных сталефибробе-тонных элементов Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. наук/ О.П. Сунак. -Киев, 1986. -22 с.

148. Куликов А.Н. Исследование прочности бетона на сжатие. В кн.: Дисперсно-армированные бетоны и конструкции их них Текст./ А.Н Куликов// Республиканское совещание. Тезисы докладов. - Рига, ЛатИНТИ, 1975.

149. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробе-тонных конструкций Текст. М: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987. - 148 с.

150. Лагутина Г.Е. Теоретическая оценка прочности сжатого фибробетона Текст./ Г.Е. Лагутина// В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве. -М.: НИИЖБ, 1979, с. .137-141.

151. Солодовников A.C. Теория вероятностей Текст.: Учеб. Пособие для студентов пед. Вузов по спец. Математика.- 2-е изд., испр. И доп./ A.C. Солодовников, М.: Вербум-М, 1999.- 208 с.

152. Кравинскис В.К. Исследование прочности сцепления стальной проволоки с бетоном Текст. / В.К. Кравинскис// В кн.: Фибробетон и его применение в строительстве Сборник научных трудов под ред. Б.А.Крылова и

153. K.M. Королева. M: 1979. - С. 88-91.

154. Курилин B.B. Сцепление фибры с матрицей в сталефибробетоне Текст./ В.В. Курилин // В кн.: Фибробетон: свойства, технология, конструкции / Тезисы докладов республиканского научно-технического совещания. —

155. Рига: ЛатНИИСтроительства, 1988. — 154 с.

156. Файтельсон Л.А. К определению реологических характеристик бетонных смесей Текст. // Исследования по бетону и железобетону / Л.А. Фай-тельсон.-Рига, I960.- Вып. V. С. 52-56.

157. Изотов B.C. Исследование влияния новых добавок водорастворимых полимеров на структуру и свойства цементных бетонов Текст.: Автореф. дис. канд. техн. наук/ B.C. Изотов. Саратов, 1984. - 17 с.

158. Ратинов В.Б. Добавки в бетон Текст.: Справочное пособие/ В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг. М.: Стройиздат, 1988. - С. 382 - 434.

159. Блещик Н.П. Структурно-механические свойства и реология бетонной смеси и пресс-вакуум-бетона Текст./Н.П. Блещик.- Минск.- Наука и техника, 1977,- 284 с.

160. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры Текст./ И.Ф. Ефремов.- Д.: Химия, 1971.

161. Куннос Г.Я. Вибрационная технология бетона Текст./ Г.Я. Куннос. -Д.: Стройиздат, 1967.

162. Яхнин Е.Д., Таубман А.Б. К вопросу о структурообразовании в дисперсных системах Текст./ Е.Д. Яхнин, А.Б. Таубман // ДАН СССР 1964, - Т. 155. № 1.-С. 119-182.

163. Ревезенский В. М. К вопросу об определении прочности единичных контактов при сдвиговом разрушении дисперсных систем Текст./ В.М. Ревезенский. -Коллоидный журнал. 1984. - Т. 46. - Вып. 5. - С. 941 - 945.

164. Ахвердов И. Н. Основы физики бетона Текст./ И.Н. Ахвердов. М.: Стройиздат, 1981.

165. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы Текст./ Н.Б. Урьев.-М.: Химия, 1980.

166. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов Текст./ М.И. Хигерович, В.Е. Байер.-М: Стройиздат, 1979.

167. Costa U., Massazza F., Barrila A. Adsoption of superplasticizers on C3S changes in zeta potential and rheology of pastes Text.// Cemento, 1982, № 4.- PP. 323-336.

168. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии Текст./ С.С. Воюцкий. М.:1. Химия, 1976.

169. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок Текст. / Б.В. Дерягии.- М: Наука, 1986.

170. Petrie, Е.М. Effekt of Surfactant on the Viscosity of Portland Cement Water Dispersions Text. ,IndEng Chem. 15: 242-249 (1976).

171. Пухаренко Ю.В. Дисперсно-армированные материалы и изделия для реконструкции Текст./ Ю.В. Пухаренко// Реконструкция Санкт- Петербург: Сборник докладов международной науч. - практ. Конференции. - СПб, 2002.-С.9-11.

172. Бочарников A.C. Тонкостенные конструкции несъемной опалубки из бетонов с дисперсной арматурой из стальных волокн.Текст./А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века: Технологии бетонов, 2006. № 1.- С. 40.

173. Гофштейн Ф.А. Изготовление фибр из стальных канатов Текст./ Ф.А. Гофштейн // В кн.: Применение фибробетона в строительстве / Под ред. Л.Г. Курбатова. Л.: ЛДНТП, 1985. - С. 45 - 47.

174. Гофштейн Ф.А. Производство стальных фибр из отходов Текст./ Ф.А. Гофштейн // В кн.: Фибробетон: свойства, технология, конструкции / Тезисы докладов республиканского научно-технического совещания.- Рига: ЛатНИИСтроительства, 1988.-С. 98- 100.

175. Фибробетон: свойства, технологии, конструкции Текст.: Тезисы докладов республиканского научно-технического совещания/Под ред. О.В. Ко-ротышевского. Рига: ЛатНИИСтроительства, 1988. - 154 с.

176. Кацнельсон А.Ш. Датчики контактного сопротивления Текст./А.Ш. Кацнельсон. -М.: Энергоатомизлдат, 1985,- 80 с.

177. Объедков В.А. Лабораторный практикум по строительной физике Текст./ В.А. Объедков, А.К. Соловьев, А.Л. Кондратенков. М.: Высшая школа, 1979.-С. 64-69.

178. Бочарников A.C. Тонкостенные конструкции несъемной опалубки из бетонов с дисперсной арматурой из стальных волокон Текст./А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.- 2005.-№5.-С. 22 -23.

179. Красовский Г.И. Планирование эксперимента Текст./Г.И. Красовский, Г.Ф. Филаретов. Минск: Издательство БГУ.- 1982.- 302 с.

180. Саксеев В.А. Повышение газонепроницаемости бетона конструкций фортификационных сооружений Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. нау/В.А. Саксеев. Л.: ЛВВИСУ, 1987. - 20 с.

181. Заваров В.А. Герметизация ограждающих конструкций специальных сооружений Текст.: Монография/ В.А. Заваров. Л.: ВИКИ, 1984. - 152 с.

182. Приспособления универсальные магнитные с оксидно-бариевыми магнитами Текст.: Расчеты и конструирование/ Научно-исследовательский проектно- конструкторский институт технологии машиностроения. Л.: ЛЦБТИ, 1967.

183. Бочарников A.C. Уплотнение дефектных мест контакта металл-бетон в конструкциях магнитными тампонажными композициями Текст./ A.C. Бочарников, А.Д. Корнеев// Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2005. Приложение № 3. С. 89 - 94.

184. Боярченков М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники Текст.: Учеб. Пособие для специальностей вузов «Автоматика и телемеханика»/ Боярченков М.А., А.Г. Черкашина. «Высш. Школа», 1976.383 с.

185. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Части вторая и третья. Нелинейные цепи и электромагнитное поле Текст./ Г.И. Атабеков, С.Д. Купалян, А.Б. Тимофеев, С.С. Хухриков. M.-J1.: Изд-во «Энергия», 1966. -280 с.

186. Бессонов J1.A. Теоретические основы электротехники Текст. Изд. 6-е перераб. и доп.: Учебник для энергетических и электротехнических вузов / J1.A. Бессонов. М: «Высш. Школа», 1973. - 752 с.

187. Бочарников A.C. Оценка возможности применения сталефибробето-на в качестве материала для конструкций защитных сооружений Текст. /A.C. Бочарников// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2005, № 6.-С. 28-29.

188. Бочарников A.C. Определение сопротивления газопроницанию материалов ограждающих конструкций Текст.: Методические указания к лабораторной работе/ A.C. Бочарников. Липецк, ЛГТУ.- 1997.- 17 с.

189. Бочарников A.C. Герметизация неплотностей в стыках металл-бетон Текст. / A.C. Бочарников// Вестник ЛГТУ ЛЭГИ № 2. - Липецк, ЛГТУ, 1999.-С. 42-45.

190. Руководство по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций Текст. М.: Стройиздат, 1981.-56 с.

191. Руководство по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в производстве строительных конструкций и деталей из сборного железобетона

192. Текст. М.:Стройиздат, 1981.- 208 с.

193. Греховский С.Г. Основные направления развития новой техники в строительстве и расчет ее эффективности Текст. / С.Г. Греховский.- Киев: Вища школа, 1982.-32 с.

194. A.c. № 1204737 (СССР). Способ установки анкера Текст./ A.C. Бо-чарников, В.Н. Салтыков. БИ № 2, 1986.

195. A.c. № 1312179 (СССР). Способ установки анкера Текст./ A.C. Бо-чарников. БИ № 19, 1987.1.