SCI Библиотека

Усталость является одним из последствий структурной деградации цементосодержащих композитов при нестационарных внешних воздействиях различного происхождения. Одним из апробированных направлений повышения их усталостного сопротивления является модификация структуры мелкодисперсными волокнами материалов высокой прочности и растяжимости, физически совместимых с цементной матрицей. В статье анализируются статистически представительные экспериментальные данные по изменению демпфирующего потенциала обычного и фиброполипропиленармированного бетона при немногократных циклических воздействиях, уровень которых моделирует колебания напряжений в конструкциях при фоновых сейсмических воздействиях. Приведены результаты динамических испытаний призматических образцов с различными уровнями максимальных напряжений, находящихся в диапазоне R°crc… Rvcrc, и нулевом коэффициенте асимметрии. Отклик конструкций рассматривается как колебательный процесс, кинетика которого оценивается по изменению энергии разрушения в стандартизированных условиях монотонного нагружения. Испытания проведены на универсальном испытательном комплексе Instron 5989 в жестком режиме циклического и последующего монотонного сжатия с постоянной скоростью деформирования 0,04 мм/с вплоть до разрушения. Использована оригинальная методика многофакторного автоматизированного контроля параметров, времени поэтапного сопротивления, энергии разрушения и других параметров на каждом цикле нагрузки и разгрузки. Приведена сравнительная оценка энергетического потенциала бетона и фибробетона и кинетика энергетических показателей на этапах циклических нагружений. Установлена высокая чувствительность композитов к циклическим воздействиям принятой интенсивности, подтвержденная ощутимым снижением энергии постциклического сжатия (разрушения). Доказана возможность и технико-экономическая целесообразность усиления усталостного сопротивления железобетонных элементов посредством введения мелкодисперсных полипропиленовых волокон.

Объектом исследования являются дорожные покрытия из наномодифицированного фибробетона. Целью данной работы является разработка научно обоснованного технологического решения, направленного на улучшение дорожных покрытий из наномодифицированного фибробетона, а также всестороннее изучение их характеристик. Метод. Был изучен весь спектр физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик модифицированных композитных вяжущих и базальтофибробетона на их основе. Результаты. Разработаны модифицированные композиционные вяжущие, которые являются эффективной основой для получения фибробетона, обладающего упруго-вязкой микроструктурой (модуль упругости 40,3 ГПа, коэффициент Пуассона 0,20) и высокими эксплуатационными характеристиками (марки: G1 (износостойкость), W18 (водостойкость), F2300 (морозостойкость), T15-T115 (термостойкость для классов в соответствии с максимально допустимой температурой применения I9-I11)), что позволяет использовать композиты для автомобильных дорог).

Строительная отрасль требует использования эффективных материалов, отвечающих растущим потребностям в проектировании, строительстве, эксплуатации и ремонте зданий и сооружений различного назначения. Объектом исследования является строительная отрасль, которая требует использования эффективных материалов, отвечающих растущим потребностям в проектировании, строительстве, эксплуатации и ремонте зданий и сооружений различного назначения. Целью данной работы является разработка научно обоснованного технологического решения, направленного на создание эффективных композитных цементов, активированных обогащенными зольными и шлаковыми смесями, и набрызгбетона на их основе. Методы. Было проведено систематическое исследование структуры и свойств сырья и цементных композитов. Для создания ремонтных составов использовались теоретические положения закона структурного сродства. Физико-механические свойства сырья и материалов, разработанных на его основе, определялись с помощью стандартных методов исследования: физико-химических методов анализа, лазерной гранулометрии, рентгенофазового и дифференциально-термического анализа, сканирующей электронной микроскопии и др. Результаты. Предложено научно обоснованное технологическое решение для производства торкрет-бетона с использованием композитного цемента, которое заключается в использовании техногенных ресурсов на основе промышленных отходов (зольно-шлаковых смесей) и строительных (бетонного лома от демонтажа зданий и сооружений), активированных и гомогенизированных в вибромельнице, что позволяет контролировать процессы структурообразования за счёт сродства структур и формирования высокопрочных новых образований. Разработанная смесь для торкретирования с низким отскоком (<8%) обеспечивает уплотнение и укрепление зоны контакта клея с основным материалом бетонной стены, что приводит к более эффективной передаче нагрузки между слоями и повышению общей несущей способности всей конструкции.

В работе описаны результаты исследований физико-химических свойств некоторых производственных неорганических пылей, улавливаемых на предприятиях системами аспирации и пылеулавливания. В качестве примеров рассмотрены пыли электродуговых сталеплавильных печей Оскольского электрометаллургического комбината и аспирационная пыль Белгородского ОАО “Стройматериалы”, образующаяся при производстве силикатобетонных изделий. Показано, что ввиду высокой дисперсности и сложного химического состава пылей имеется возможность использования их для очистки сточных вод, в частности, от ионов тяжелых металлов. Приведены результаты исследований на модельных растворах, показана высокая эффективность очистки от ионов металлов.

В статье рассматривается влияние вида и объемного содержания стальной фибры на механические свойства сверхвысокопрочного фибробетона (СВФБ). Было использовано пять видов фибры: волновая размером 15/0,3 и 22/0,3 мм, прямая 13/0,3 и 13/0,2 мм и анкерная 30/0,5 мм. Объемное содержание фибры составляло от 0 до 3 %. В ходе проведения экспериментальных исследований определялись прочность на сжатие, изгиб, а также энергия разрушения при изгибе. Было установлено, что увеличение объемного содержания стальной фибры приводит к увеличению всех рассматриваемых свойств вне зависимости от вида волокон. При этом наибольшее влияние фибра оказывает на энергию разрушения при изгибе, наименьшее – на прочность при сжатии. Были установлены линейные зависимости между механическими характеристиками СВФБ и фактором фибры, отражающим объемное содержание, длину и диаметр отдельного волокна. Угол наклона аппроксимирующих линий зависимостей «прочность при сжатии – фактор фибры» и «прочность при изгибе – фактор фибры» принимает различные значения в зависимости от вида применяемых волокон, при этом наибольшее значение угла наклона было обнаружено для волновой фибры. Было обнаружено наличие порогового значения фактора фибры, по достижению которого стальная фибра приводит к увеличению прочности при изгибе СВФБ. При помощи обобщенного критерия качества было установлено, что волновая фибра с размерами 22/0,3 мм является оптимальной альтернативой прямой фибре 13/0,2 мм, повсеместно используемой для изготовления сверхвысокопрочных фибробетонов.

Исследовано поведение сферической оболочки из легкого пенополистиролбетона (EPSC) при изгибе и проведено сравнение ее с аналогичной бетонной оболочкой. Такое поведение EPSC еще не изучено, и этот материал не применялся в конструкциях оболочек. В качестве методов были использованы численный анализ линейной потери устойчивости (LBA), нелинейный анализ материалов (MNA) и геометрический нелинейный анализ материалов с учетом дефектов (GMNIA) как для бетонных, так и для EPSC сферических оболочек с одинаковыми геометрическими параметрами в программном обеспечении ABAQUS. Согласно результатам исследования, упругие и пла- стические свойства оболочки EPSC на изгиб и сопротивление изгибу, полученные методом GMNIA, меньше, чем у аналогичной бетонной оболочки. Максимальные перемещения оболочки EPSC, соответствующие методу GMNIA, при приложении первых собственных и фактических нагрузок превышают размеры бетонной оболочки на несколько миллиметров. Способность оболочки EPSC к потере устойчивости, полученная с помощью трех методов, превышает фактическое внешнее равномерное давление (собственный вес EPSC и фактическая снеговая нагрузка), а результаты смещения являются достаточно обоснованными, чтобы гарантировать стабильность сферических оболочек EPSC и возможность их практического применения.

Перспективным методом улучшения характеристик бетона, железобетона, а также цементного раствора является применение послеспиртовой барды – побочного продукта дистилляции этилового спирта. Детальное изучение состава барды, состава добавки, в которую предполагается включить данный материал, поможет в разработке новых методов переработки данного отхода спиртовой промышленности, повысить качество и уменьшить стоимость изготовления бетонных изделий. В ходе анализа проведен литературный обзор научных материалов, посвященных изучению влияния послеспиртовой барды на бетон, а также зависимости данного влияния от состава добавки. Проведенные исследования подтверждают актуальность направления исследования влияния добавки барды в состав бетона, а также могут служить основой для выбора направления дальнейших исследований по данному вопросу.

Рассматривается вопрос проектного прогнозирования в рамках методологии предельных состояний жизненного цикла железобетонных конструкций, эксплуатируемых в суровых климатических условиях. Предлагается в качестве критериального показателя функциональной пригодности конструкций принять индекс надежности β, условно регламентированного нормами для расчетных предельных состояний. Кинетика индекса надежности β в процессе циклического замораживания и оттаивания ценивается посредством многофакторного периодического экспериментального контроля показателей прочности и деформативности в замороженном и оттаявшем состояниях. Испытания велись на призматических (100×100×400 мм) и кубических (100 мм) образцах зрелого бетона (180 суток) класса В25, марки по морозостойкости F270. При этом параметрический отказ элемента отождествляется с моментом достижения критериальным параметром порогового значения. Его выбор и величина устанавливается (с требуемой обеспеченностью!) по нормативным функциональным моделям предельного состояния, преобразованным к виду, характеризующему зависимость параметра сопротивления бетона от величины расчетного усилия и параметров сечения. Периодичность испытаний принята с учетом специфики морозной деструкции бетонов как многостадийного процесса структурной приспособляемости, образования и накопления микротрещин. Статистические аспекты параметров сопротивления определялись по опытным данным с использованием метода максимума правдоподобия и критерия Пирсона (χ2) в оценке их согласованности теоретическим распределением. Рассматриваются дополнительные переходные расчетные ситуации, учитывающие термо-влажностное состояние конструкций, и приводятся статистически представительные экспериментальные данные, подтверждающие приемлемость предлагаемого подхода.