Введение 3
Глава 1 Обзор литературы. Постановка задач исследования 7
1.1 История развития цементных бетонов 7
1.2 Физико-механические свойства бетона 10
1.2 Используемые материалы 18
Глава 2 Программа экспериментальных исследований 20
2.1 Разработка программы проведения испытаний исследуемых образцов 20
2.2 Характеристика и изготовление партии образцов (железобетонные балки, призмы и кубы) из экспериментального и классического бетона 21
2.3 Методика проведения испытаний исследуемых образцов 25
2.4 Подготовка опытных образцов и определения основных
характеристик к проведению испытаний 31
Глава 3 Обработка результатов экспериментальных исследований исследуемых образцов 41
3.2 Метод расчета прочности нормального сечения железобетонных
исследуемых балок 46
3.3 Расчет деформационной модели исследуемых железобетонных
балок 47
3.4 Результаты испытаний исследуемых образцов 56
Заключение 65
Список используемой литературы и используемых источников 66
Цементный бетон применяется по всему миру как в строительстве, так и в других сферах деятельности более 180 лет. Из рецептуры основных компонентов с составом бетона, железобетона, пенобетона и других его разновидностей возводят множественное разнообразие зданий и сооружений любой конфигурации и объемов, от мостов до гидроэлектростанций.
Актуальность работы. Заводу изготовителю для оптимизации изготовления бетонных смесей и железобетонных изделий необходимо совершенствовать состав. Оптимизация состава подразумевает проведение контрольных мероприятий с оценкой показателей и сокращения издержек производства.
Основополагающим компонентом при производстве и реализации бетонной смеси является цемент. Сокращение издержек производства экспериментального бетона [33] происходит с учетом максимального значения прочности при минимальном расходе цемента в сборных железобетонных элементах.
Контрольные мероприятия обеспечивают надежность эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций по ГОСТ 18105-2010. Оценка прочности бетона по стандартным контрольным образцам-кубам является основным критерием для внесения изменений в производство. Основное требования прочности предъявляется к железобетонной конструкции [8, 30] или элементу, но необходимо не забывать про условия жесткости и трещиностойкости, которые можно получить за счет проведения комплексного исследования [45] призменной прочности, модуля упругости и испытания железобетонных балок.
Цель исследований - оценка эффективности применение экспериментального бетона завода ЖБИ в изгибаемых элементах по критериям прочности, жесткости и трещиностойкости, на основании сравнительного анализа испытуемых образцов, изготовленных из классического и экспериментального бетона.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- изучить научную литературу и публикации зарубежных и отечественных ученых по бетонам нетрадиционной рецептуры со сниженным расходом цемента;
- разработать программу многофакторного сравнительного исследования бетонных и железобетонных образцов;
- провести поэтапное исследование с определением кубиковой и призменной прочности бетонов и модуля упругости на первом этапе, прочности, деформативности и трещиностойкости железобетонных балок на втором этапе;
- провести анализ лабораторных данных по прочностным и деформативным параметрам бетонов классического и экспериментального составов;
- численно оценить прочность, жесткость и трещиностойкость в сравнении результатов испытания «балок-близнецов» из экспериментального и классического бетона.
Предметом исследования магистерской диссертации является несущая способность, жесткость и трещиностойкость элемента, изготовленного на экспериментальном бетоне, путем эксперимента, исследования и обобщения публикаций, нормативной, учебной и научной литературы.
Объект исследования магистерской диссертации - железобетонные балки (проектный размер - 120*140(й)х1540 мм), стандартные образцы (кубы 150x150 мм, призмы 600x150x150 мм), изготовленные из классического и экспериментального бетона завода ЖБИ.
Методы исследования, при написании научно-исследовательской работы, в рамках магистерской диссертации, использовались основные методы научного исследования такие как:
- эмпирический,
- теоретический.
Научная новизна диссертационной работы, заключается в:
- применении рецептуры бетонного состава завода ЖБИ разнофракционного песка (мелкий, средний и крупный) с учетом добавления большего количества пластификаторов, что обеспечивает сокращение количества цемента;
- проведении комплексного многофакторного исследования [41] и сравнительного анализа несущей способности, жесткости и трещиностойкости образцов кубов, призм и железобетонных балок, изготовленных из классического и экспериментального состава бетонной смеси (основанием служит заключенный Договор № 1122001 от 01.12.2020 г. на выполнение научно-исследовательской работы [47] с заводом ЖБИ);
- сокращении затрат производства при экономии цемента в составе экспериментального бетона.
Практическая значимость состоит в следующем:
- возможность применения в массовом строительстве
экспериментального состава бетона, разработанного на заводе ЖБИ;
- удешевление производства бетонной смеси и железобетонных изделий по ГОСТ 13015-2012;
- научно обоснованном комплексном подходе оценки физико-механических параметров бетонов (ГОСТ 26633-2015) при оптимизации состава;
- применение модуля упругости в исследовательской работе помимо прочностных характеристик контрольных образцов-кубов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Теоретические положения и результаты исследования излагались в научных статьях, а также посредством участия на научно-практических конференциях и научно-исследовательских семинарах различного уровня:
- научно-исследовательский семинар по итогам производственной практике (научно-исследовательская работа) 1, Тольяттинский государственный университет, декабрь 2019 г.;
- научно-исследовательский семинар по итогам производственной практике (научно-исследовательская работа) 2, Тольяттинский государственный университет, май 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар по итогам производственной практике (научно-исследовательская работа) 3, Тольяттинский государственный университет, декабрь 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар по итогам производственной практике (научно-исследовательская работа) 4, Тольяттинский государственный университет, апрель 2021 г.;
- научно-практическая конференция «Студенческие дни науки ТГУ», Тольяттинский государственный университет (Тольятти, 2021 г.);
- отчет по научно-исследовательской работе «Исследование и экспериментальная оценка несущей способности, жесткости и трещиностойкости изгибаемых железобетонных элементов, изготовленных на бетоне экспериментального состава» принятый по акту Заказчиком (завод ЖБИ).
В данной магистерской диссертации выполнены поставленные задачи в соответствии с планом работ.
Учитывая полученные данные сделаны следующие выводы.
1. При более высокой прочности бетона получаем максимальный эффект от экономии цемента в экспериментальном составе. С повышением прочности в бетоне экспериментального состава модуль упругости в сравнении с классическим бетоном составляет на 5 процентов ниже, что характеризует как более деформативный состав бетона.
2. При уровне нагружения 0,6xMuit,K в балке Б8э прогиб составил 122 процента по сравнению с балкой Б8к, деформации бетона и арматуры - 106 процентов и 130 процентов соответственно. В балке Б10э прогиб превысил на 11 процентов значение в балке Б10к, деформации бетона и арматуры оказались больше на 9 и 7 процентов. При уровне нагружения 0,8хМин,к в балке Б8э прогиб достиг 127 процентов по сравнению с прогибом балки Б8к, деформации бетона 123 процента, деформации арматуры 141 процент. Прогиб балки Б10э превысил на 13 процентов значения в балке Б10к, деформации бетона и арматуры установлены больше на 8 и 11 процентов соответственно.
3. Применение экспериментального состава при изготовлении железобетонных балок не выявило существенного и однозначного изменения момента трещинообразования в испытанных балках.
4. Оптимизация состава бетонной смеси производится за счет контроля прочностных показателей, по стандартным образцам-кубам недостаточна, также необходимо определение модуля упругости.
5. Комплексное многофакторное исследование бетонных и железобетонных образцов (кубы, призмы, балки) доказало обоснованность внесения изменений в рецептуру состава бетонной смеси, которые применяются в производстве и изготовлении железобетонных конструкций
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
