Совершенствование технологии усиления железобетонных конструкций с применением композитных материалов
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Теоретические аспекты технологии бетонирования и армирования
бетонных конструкций арматурой, из композитных материалов 8
1.1 Основные характеристики и сведения о бетоне 8
1.2 Характеристика процессов бетонирования и армирования строительных
конструкций 16
1.3 Свойства композитных материалов, назначение, область применения и
классификация композитной арматуры в строительстве 17
1.4 Аналитический обзор отечественных и зарубежных исследований железобетонных конструкций, усиленных композитными материалами ... 26
1.5 Аналитический обзор применения неметаллической арматуры в России
и за рубежом 29
2 Анализ технологии усиления бетонных и железобетонных конструкций
композитными материалами и свойств применяемых материалов 34
2.1 Анализ технологии и особенностей бетонирования и армирования
бетонных и железобетонных конструкций 34
2.2 Анализ технологии усиления бетонных и железобетонных конструкций
композитными материалами 38
2.3 Методика расчета железобетонных конструкций, усиленных
композитными материалами, принятая в РФ и за рубежом 40
2.3.1 Методика расчета, принятая в РФ 41
2.3.2 Зарубежные методики расчета 42
2.4 Программа исследования и характеристика опытных балок 44
2.5 Методика усиления балок и проведения испытаний 46
2.5.1 Методика усиления испытываемых балок 46
2.5.2 Методика проведения испытаний балок 47
2.6 Характеристика используемых материалов и оборудования 49
2.7 Результаты экспериментальных исследований влияния вида
композитных материалов на прочность усиленных балок 52
3 Технические и технологические решения по оптимизации бетонирования строительных конструкций с применением композитной арматуры 55
3.1 Предложения по составу и производству строительной композитной
арматуры с применением микрокорундового порошка, нанопорошка (Al2O3) и микрокремнезема 55
3.1.1 Предложения по составу строительной композитной арматуры 55
3.1.2 Предложения по производству строительной композитной
арматуры и применяемым механизмам и оборудовании 58
3.2 Предложения по техническим решениям усиления конструкций
композитными материалами 61
3.3 Оценка технико-экономической эффективности разработанных
предложений 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
1 Теоретические аспекты технологии бетонирования и армирования
бетонных конструкций арматурой, из композитных материалов 8
1.1 Основные характеристики и сведения о бетоне 8
1.2 Характеристика процессов бетонирования и армирования строительных
конструкций 16
1.3 Свойства композитных материалов, назначение, область применения и
классификация композитной арматуры в строительстве 17
1.4 Аналитический обзор отечественных и зарубежных исследований железобетонных конструкций, усиленных композитными материалами ... 26
1.5 Аналитический обзор применения неметаллической арматуры в России
и за рубежом 29
2 Анализ технологии усиления бетонных и железобетонных конструкций
композитными материалами и свойств применяемых материалов 34
2.1 Анализ технологии и особенностей бетонирования и армирования
бетонных и железобетонных конструкций 34
2.2 Анализ технологии усиления бетонных и железобетонных конструкций
композитными материалами 38
2.3 Методика расчета железобетонных конструкций, усиленных
композитными материалами, принятая в РФ и за рубежом 40
2.3.1 Методика расчета, принятая в РФ 41
2.3.2 Зарубежные методики расчета 42
2.4 Программа исследования и характеристика опытных балок 44
2.5 Методика усиления балок и проведения испытаний 46
2.5.1 Методика усиления испытываемых балок 46
2.5.2 Методика проведения испытаний балок 47
2.6 Характеристика используемых материалов и оборудования 49
2.7 Результаты экспериментальных исследований влияния вида
композитных материалов на прочность усиленных балок 52
3 Технические и технологические решения по оптимизации бетонирования строительных конструкций с применением композитной арматуры 55
3.1 Предложения по составу и производству строительной композитной
арматуры с применением микрокорундового порошка, нанопорошка (Al2O3) и микрокремнезема 55
3.1.1 Предложения по составу строительной композитной арматуры 55
3.1.2 Предложения по производству строительной композитной
арматуры и применяемым механизмам и оборудовании 58
3.2 Предложения по техническим решениям усиления конструкций
композитными материалами 61
3.3 Оценка технико-экономической эффективности разработанных
предложений 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
Актуальность работы. В настоящее время строительные технологии всё чаще требуют применения новых, прогрессивных, энергоэффективных решений во многих областях. Одним из таких решений является усиление конструкций композитными полимерными материалами, которые занимают передовые позиции в строительстве.
Несмотря на то, что в настоящее время на Российском рынке композитную арматуру представляют, как новейшее и высокотехнологичное решения, первые попытки её применения приходится на 70-е годы 20-го века. Композитная арматура не применялась широко в СССР, однако в странах дальнего востока и ближнего зарубежья пользовалась достаточно активно. Поэтому, в данном контексте, для России это достаточно новый материал.
Композитную арматуру применяют в качестве армирования фундаментов, расположенных ниже уровня земли, в том числе и ленточных, применяемых как в массовом строительстве общественных зданий, так и для частных домов. Также целесообразно применять данную арматуру при строительстве опор и мостов, в качестве усиления дорожного полотна и в местах, где сталь наиболее подвержена коррозии, за исключением мест подверженных воздействию высоких температур.
Использование композитных материалов в строительстве позволяет эффективно сэкономить средства за счёт более низкой её стоимости по сравнению со стальной арматурой.
Однако, композитные материалы имеет и некоторые недостатки, в числе которых является пониженная термостойкость. При очень сильном нагревании или пожаре, такая арматура теряет свои прочностные свойства или разрушается соответственно. Для исключения таких проблем, необходим поиск новых решений и совершенствование существующих методов улучшения свойств композитной арматуры в том числе и в её совместном взаимодействии с бетоном, что может обеспечиваться в том числе и за счет технических, технологических и организационных решений.
В связи с этим, данная тема диссертационного исследования будет являться актуальной и востребованной.
Степень разработанности темы. Особые успехи в решении теоретических и практических вопросов развития науки об армировании композитными материалами различных видов строительных конструкций внесли работы Ильина Д.А., Кузеванова Д.В., Васильева А.С., Уманского А.М. и других специалистов.
Вместе с тем, вопросы совершенствования технологии бетонирования и улучшения эксплуатационных свойств бетона с применением композитных материалов проработаны недостаточно.
Целью исследований является совершенствование конструктивно - технологических решений при бетонировании строительных конструкций с использованием композитных материалов.
Предметом исследования диссертационной работы являются конструкции, организационно-технологические приемы и средства бетонирования с использованием композитных материалов.
Объектом исследования в магистерской диссертации являются бетонные строительные конструкции, армированные композитными материалами.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проанализировать область применения композитных материалов в качестве средства усиления железобетонных конструкций.
2. Обобщить научно-технические достижения по усилению железобетонных конструкций композитными материалами.
3. Уточнить существующую классификацию композитных материалов.
4. Провести экспериментальные испытания железобетонных конструкций, усиленных композитными материалами с обобщением и сравнением полученной информации.
5. Разработать мероприятия, обеспечивающие эффективность конструктивных решений, технологических и организационных приемов процесса бетонирования и усиления железобетонных конструкций композитными материалами.
Методы исследования - анализ, синтез, индукция, дедукция, факторный анализ, моделирование.
Научная новизна заключается в:
1. Дополнении классификационной типологии композитной арматуры.
2. Разработке конструктивных решений, технологических и организационных приемов процесса бетонирования и усиления железобетонных конструкций композитными материалами.
Практическая значимость работы заключается в возможном использовании строительными организациями предложенных мероприятий в главе 3 диссертации по технологии и организации армирования железобетонных конструкций композитными материалами.
Достоверность результатов магистерской диссертации подтверждена материалами проведенных исследований.
По теме диссертации автором опубликовано 4 статьи. Основные положения, материалы и результаты диссертационного исследования опубликованы в научных изданиях:
1. Тимошкин, Т.В. К сравнительному анализу композитных материалов на основе полимеров, применяемых при армировании бетонных конструкций / Т.В. Тимошкин, А.А. Руденко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
2. Тимошкин, Т.В. Применение композитных материалов при возведении каменной кладки / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
3. Тимошкин, Т.В. Сравнительная характеристика пластификаторов при возведении конструкций из смеси цементосодержащих компонентов / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
4. Тимошкин, Т.В. Сравнительный анализ стеновых блоков из керамзитобетона, пенобетона и газобетона / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Наука. Техника. Технологии. - 2019. - № 1. - С. 402-404.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 50 источников. Общий объем работы 70 страниц машинописного текста.
Несмотря на то, что в настоящее время на Российском рынке композитную арматуру представляют, как новейшее и высокотехнологичное решения, первые попытки её применения приходится на 70-е годы 20-го века. Композитная арматура не применялась широко в СССР, однако в странах дальнего востока и ближнего зарубежья пользовалась достаточно активно. Поэтому, в данном контексте, для России это достаточно новый материал.
Композитную арматуру применяют в качестве армирования фундаментов, расположенных ниже уровня земли, в том числе и ленточных, применяемых как в массовом строительстве общественных зданий, так и для частных домов. Также целесообразно применять данную арматуру при строительстве опор и мостов, в качестве усиления дорожного полотна и в местах, где сталь наиболее подвержена коррозии, за исключением мест подверженных воздействию высоких температур.
Использование композитных материалов в строительстве позволяет эффективно сэкономить средства за счёт более низкой её стоимости по сравнению со стальной арматурой.
Однако, композитные материалы имеет и некоторые недостатки, в числе которых является пониженная термостойкость. При очень сильном нагревании или пожаре, такая арматура теряет свои прочностные свойства или разрушается соответственно. Для исключения таких проблем, необходим поиск новых решений и совершенствование существующих методов улучшения свойств композитной арматуры в том числе и в её совместном взаимодействии с бетоном, что может обеспечиваться в том числе и за счет технических, технологических и организационных решений.
В связи с этим, данная тема диссертационного исследования будет являться актуальной и востребованной.
Степень разработанности темы. Особые успехи в решении теоретических и практических вопросов развития науки об армировании композитными материалами различных видов строительных конструкций внесли работы Ильина Д.А., Кузеванова Д.В., Васильева А.С., Уманского А.М. и других специалистов.
Вместе с тем, вопросы совершенствования технологии бетонирования и улучшения эксплуатационных свойств бетона с применением композитных материалов проработаны недостаточно.
Целью исследований является совершенствование конструктивно - технологических решений при бетонировании строительных конструкций с использованием композитных материалов.
Предметом исследования диссертационной работы являются конструкции, организационно-технологические приемы и средства бетонирования с использованием композитных материалов.
Объектом исследования в магистерской диссертации являются бетонные строительные конструкции, армированные композитными материалами.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проанализировать область применения композитных материалов в качестве средства усиления железобетонных конструкций.
2. Обобщить научно-технические достижения по усилению железобетонных конструкций композитными материалами.
3. Уточнить существующую классификацию композитных материалов.
4. Провести экспериментальные испытания железобетонных конструкций, усиленных композитными материалами с обобщением и сравнением полученной информации.
5. Разработать мероприятия, обеспечивающие эффективность конструктивных решений, технологических и организационных приемов процесса бетонирования и усиления железобетонных конструкций композитными материалами.
Методы исследования - анализ, синтез, индукция, дедукция, факторный анализ, моделирование.
Научная новизна заключается в:
1. Дополнении классификационной типологии композитной арматуры.
2. Разработке конструктивных решений, технологических и организационных приемов процесса бетонирования и усиления железобетонных конструкций композитными материалами.
Практическая значимость работы заключается в возможном использовании строительными организациями предложенных мероприятий в главе 3 диссертации по технологии и организации армирования железобетонных конструкций композитными материалами.
Достоверность результатов магистерской диссертации подтверждена материалами проведенных исследований.
По теме диссертации автором опубликовано 4 статьи. Основные положения, материалы и результаты диссертационного исследования опубликованы в научных изданиях:
1. Тимошкин, Т.В. К сравнительному анализу композитных материалов на основе полимеров, применяемых при армировании бетонных конструкций / Т.В. Тимошкин, А.А. Руденко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
2. Тимошкин, Т.В. Применение композитных материалов при возведении каменной кладки / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
3. Тимошкин, Т.В. Сравнительная характеристика пластификаторов при возведении конструкций из смеси цементосодержащих компонентов / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Электронный журнал «Наука и образование: новое время». - 2018, №2.
4. Тимошкин, Т.В. Сравнительный анализ стеновых блоков из керамзитобетона, пенобетона и газобетона / Т.В. Тимошкин, А.В. Крамаренко // Наука. Техника. Технологии. - 2019. - № 1. - С. 402-404.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 50 источников. Общий объем работы 70 страниц машинописного текста.
По ходу выполнения диссертации были решены следующие задачи:
1. На основании проведенного анализа отечественного и зарубежного опыта усиления железобетонных и бетонных конструкций определены: предполагаемые схемы усиления конструкций, необходимость внедрения технологии внутреннего композитного армирования с включениями производственно-бытовых отходов.
2. Определены основные физико - механические свойства композитных материалов, а также бетонов с использованием последних.
3. Конкретизирована характеристика процессов бетонирования и армирования железобетонных и бетонных строительных конструкций.
4. Определены наиболее целесообразные области применения композитов в строительстве, а также материалы усиления железобетонных конструкций.
5. Внесены предложения по технологии бетонирования и армирования бетонных и железобетонных конструкций, усиления бетонных и железобетонных конструкций композитными материалами.
6. Обоснованы результаты экспериментальных исследований влияния вида композитных материалов на прочностные характеристики бетонных и железобетонных конструкций и определена методика усиления и проведения испытаний опытных образцов.
7. Сформированы предложения по составу и производству строительной композитной арматуры с применением микрокорундового порошка, нанопорошка (Al2O3) и микрокремнезема.
8. Сформированы предложения по техническим решениям усиления конструкций композитными материалами.
1. На основании проведенного анализа отечественного и зарубежного опыта усиления железобетонных и бетонных конструкций определены: предполагаемые схемы усиления конструкций, необходимость внедрения технологии внутреннего композитного армирования с включениями производственно-бытовых отходов.
2. Определены основные физико - механические свойства композитных материалов, а также бетонов с использованием последних.
3. Конкретизирована характеристика процессов бетонирования и армирования железобетонных и бетонных строительных конструкций.
4. Определены наиболее целесообразные области применения композитов в строительстве, а также материалы усиления железобетонных конструкций.
5. Внесены предложения по технологии бетонирования и армирования бетонных и железобетонных конструкций, усиления бетонных и железобетонных конструкций композитными материалами.
6. Обоснованы результаты экспериментальных исследований влияния вида композитных материалов на прочностные характеристики бетонных и железобетонных конструкций и определена методика усиления и проведения испытаний опытных образцов.
7. Сформированы предложения по составу и производству строительной композитной арматуры с применением микрокорундового порошка, нанопорошка (Al2O3) и микрокремнезема.
8. Сформированы предложения по техническим решениям усиления конструкций композитными материалами.
Подобные работы
- Усиление стальных каркасов промышленных зданий при реконструкции.1.
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 5700 р. Год сдачи: 2021 - Изгибаемые бетонные элементы балочного типа с композитной арматурой
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 4815 р. Год сдачи: 2017 - Применение энергосберегающих строительных материалов и конструкций при проведении
капитального ремонта многоквартирных жилых зданий
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 12700 р. Год сдачи: 2016 - Усиление стальных каркасов промышленных зданий при реконструкции
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 5550 р. Год сдачи: 2021 - Совершенствование стратегии развития организации
Дипломные работы, ВКР, менеджмент. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018