Помощь студентам в учебе
Исследование прочности и деформативности сталефибробетонов, изготовленных на экспериментальном бетоне
|
Введение 3
Глава 1 Общие характеристики сталефибробетона 7
1.1 Бетон и его свойства 7
1.2 Свойства экспериментального бетона 12
1.3 Свойства сталефибробетона 15
1.4 Виды фибры 16
1.5 Стальная анкерная фибра 24
Глава 2 Разработка программы экспериментальных исследований 35
2.1 Изготовление образцов, подготовка оборудования и приборов .. 35
2.2 Проведение испытаний 47
2.3 Обработка результатов 50
Глава 3 Сравнение полученных характеристик образцов 55
3.1 Поведение образцов во время испытаний 55
3.2 Сравнение расчетных значений 58
Заключение 66
Список используемой литературы 68
Приложение А Результаты испытаний образцов 74
Приложение Б Диаграммы напряжений бетона
Глава 1 Общие характеристики сталефибробетона 7
1.1 Бетон и его свойства 7
1.2 Свойства экспериментального бетона 12
1.3 Свойства сталефибробетона 15
1.4 Виды фибры 16
1.5 Стальная анкерная фибра 24
Глава 2 Разработка программы экспериментальных исследований 35
2.1 Изготовление образцов, подготовка оборудования и приборов .. 35
2.2 Проведение испытаний 47
2.3 Обработка результатов 50
Глава 3 Сравнение полученных характеристик образцов 55
3.1 Поведение образцов во время испытаний 55
3.2 Сравнение расчетных значений 58
Заключение 66
Список используемой литературы 68
Приложение А Результаты испытаний образцов 74
Приложение Б Диаграммы напряжений бетона
Современное строительство выставляет все более жесткие требования для строительных материалов. Бетон применяется в самых разных областях строительства, а требования к условиям эксплуатации бетонных конструкций повышаются, что влечет за собой увеличение прочности, повышение сопротивления ударам и иным воздействиям, и множество других характеристик бетона тоже должны качественно улучшаться.
Любой способ, улучшающий качества бетонной смеси, влечет за собой повышение стоимости материала. В целях снижения финансовых затрат, заводом ЖБИ была разработана экспериментальная рецептура бетона.
Сталефибробетон зарекомендовал себя как материал, способный выдерживать большие нагрузки, поэтому его чаще всего используют именно в тех конструкция, которые требуют обеспечения высокой прочности во время воздействия значительных нагрузок. Например, из сталефибробетона производят железнодорожные шпалы, фундаменты, опоры мостов, дуги тоннелей, промышленные полы и прочие конструкции.
Объект исследования бетонные призмы размерами 150x150x600 мм, изготовленные из экспериментального бетона классов В15 и В30 с добавлением стальной анкерной фибры расходом от 15 до 75 кг/м3.
Предмет исследования прочность и деформативность сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Цель исследования определение показателей прочности и деформативности сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Гипотеза исследования состоит в том, что применение экспериментального бетона в сталефибробетонных конструкциях позволит снизить стоимость материала, если показатели прочности и деформативности экспериментального стелефибробетона окажутся не ниже нормативных.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучение состава экспериментального бетона;
- проведение анализа основных типов фибробетона;
- разработка конструктивного решения образцов из экспериментального сталефибробетона;
- изготовление партии образцов для проведения испытаний;
- проведение экспериментов с образцами для определения их прочности и деформативности;
- расчетное определение призменной прочности и модуля упругости образцов;
- сравнение полученных результатов с нормативными показателями.
Теоретико-методологическую основу исследования составили: работы отечественных и зарубежный ученых, изучающих свойства сталефибробетона, работу фибры в конструкции, свойства бетона-матрицы.
Методы исследования:
- теоретический метод - анализ свойств компонентов сталефибробетона и их совместной работы;
- эмпирический метод - проведение эксперимента, проведение расчетов по экспериментальным показателям, сравнение результатов расчета с нормативными показателями.
Опытно-экспериментальная база изготовление образцов производилось на заводе ЖБИ, исследования проводились в лабораториях Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тольяттинский государственный университет». При проведении исследования применялись: пресс гидравлический, индикаторы часового типа, линейные средства измерения. В экспериментальной работе участвовали преподаватели и магистранты данной организации.
Научная новизна исследования заключается в изучении свойств экспериментального бетона с добавлением стальной анкерной фибры.
Теоретическая значимость исследования заключается в определении целесообразности применения экспериментального бетона в сталефибробетонных конструкциях для получение экономической выгоды.
Практическая значимость исследования заключается в использовании полученных результатов в производстве сталефибробетонных конструкций для снижения финансовых затрат.
Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечивались:
- проведением исследований по методике, описанной в ГОСТ 24452-80;
- использованием в экспериментах поверенных приборов;
- корреляция данных исследований с аналогичными исследованиями других авторов.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в разработке конструктивного решения и изготовлении образцов для испытаний, проведении испытаний опытных образцов, обработке полученных
во время испытаний данных.
Апробация результатов работы велись в течение всего периода исследования. Его результаты излагались в научных статьях, а также в докладах на научно-исследовательских семинарах:
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, декабрь 2019 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, май 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, декабрь 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, апрель 2020 г.
На защиту выносятся:
- влияние количества фибры на характер разрушения образцов;
- влияние количества фибры на значения призменной прочности, модуля упругости и предельных деформаций;
- рекомендации по рациональности применения дисперсного армирования в конструкциях и экспериментального бетона;
- рекомендации по оптимальному расходу стальной анкерной фибры в экспериментальном бетоне.
Структура магистерской диссертации.
Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, содержит 33 рисунка, 31 таблицу, список используемой литературы (53 источника из которых 5 на иностранном языке), 2 приложения. Основной текст работы изложен на 73 листах печатного текста.
Любой способ, улучшающий качества бетонной смеси, влечет за собой повышение стоимости материала. В целях снижения финансовых затрат, заводом ЖБИ была разработана экспериментальная рецептура бетона.
Сталефибробетон зарекомендовал себя как материал, способный выдерживать большие нагрузки, поэтому его чаще всего используют именно в тех конструкция, которые требуют обеспечения высокой прочности во время воздействия значительных нагрузок. Например, из сталефибробетона производят железнодорожные шпалы, фундаменты, опоры мостов, дуги тоннелей, промышленные полы и прочие конструкции.
Объект исследования бетонные призмы размерами 150x150x600 мм, изготовленные из экспериментального бетона классов В15 и В30 с добавлением стальной анкерной фибры расходом от 15 до 75 кг/м3.
Предмет исследования прочность и деформативность сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Цель исследования определение показателей прочности и деформативности сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Гипотеза исследования состоит в том, что применение экспериментального бетона в сталефибробетонных конструкциях позволит снизить стоимость материала, если показатели прочности и деформативности экспериментального стелефибробетона окажутся не ниже нормативных.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучение состава экспериментального бетона;
- проведение анализа основных типов фибробетона;
- разработка конструктивного решения образцов из экспериментального сталефибробетона;
- изготовление партии образцов для проведения испытаний;
- проведение экспериментов с образцами для определения их прочности и деформативности;
- расчетное определение призменной прочности и модуля упругости образцов;
- сравнение полученных результатов с нормативными показателями.
Теоретико-методологическую основу исследования составили: работы отечественных и зарубежный ученых, изучающих свойства сталефибробетона, работу фибры в конструкции, свойства бетона-матрицы.
Методы исследования:
- теоретический метод - анализ свойств компонентов сталефибробетона и их совместной работы;
- эмпирический метод - проведение эксперимента, проведение расчетов по экспериментальным показателям, сравнение результатов расчета с нормативными показателями.
Опытно-экспериментальная база изготовление образцов производилось на заводе ЖБИ, исследования проводились в лабораториях Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тольяттинский государственный университет». При проведении исследования применялись: пресс гидравлический, индикаторы часового типа, линейные средства измерения. В экспериментальной работе участвовали преподаватели и магистранты данной организации.
Научная новизна исследования заключается в изучении свойств экспериментального бетона с добавлением стальной анкерной фибры.
Теоретическая значимость исследования заключается в определении целесообразности применения экспериментального бетона в сталефибробетонных конструкциях для получение экономической выгоды.
Практическая значимость исследования заключается в использовании полученных результатов в производстве сталефибробетонных конструкций для снижения финансовых затрат.
Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечивались:
- проведением исследований по методике, описанной в ГОСТ 24452-80;
- использованием в экспериментах поверенных приборов;
- корреляция данных исследований с аналогичными исследованиями других авторов.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в разработке конструктивного решения и изготовлении образцов для испытаний, проведении испытаний опытных образцов, обработке полученных
во время испытаний данных.
Апробация результатов работы велись в течение всего периода исследования. Его результаты излагались в научных статьях, а также в докладах на научно-исследовательских семинарах:
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, декабрь 2019 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, май 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, декабрь 2020 г.;
- научно-исследовательский семинар, Тольяттинский
государственный университет, апрель 2020 г.
На защиту выносятся:
- влияние количества фибры на характер разрушения образцов;
- влияние количества фибры на значения призменной прочности, модуля упругости и предельных деформаций;
- рекомендации по рациональности применения дисперсного армирования в конструкциях и экспериментального бетона;
- рекомендации по оптимальному расходу стальной анкерной фибры в экспериментальном бетоне.
Структура магистерской диссертации.
Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, содержит 33 рисунка, 31 таблицу, список используемой литературы (53 источника из которых 5 на иностранном языке), 2 приложения. Основной текст работы изложен на 73 листах печатного текста.
По окончанию работы над данными исследованиями можно сказать, что все задачи, поставленные для достижения цели исследования выполнены в полном объеме:
- был изучен состав экспериментального бетона;
- проведен анализ основных типов фибробетона;
- разработано конструктивное решение образцов из экспериментального сталефибробетона.
- изготовлена партия образцов для проведения испытаний;
- проведены эксперименты с образцами для определения их прочности и деформативности;
- определены показатели призменной прочности и модуля упругости образцов расчетным методом;
- проведено сравнение полученных результатов.
Таким образом можно утверждать, что цель исследования достигнута в полной мере - определены показатели прочности и деформативности сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Суммируя полученные по окончании исследования результаты можно сделать следующие выводы.
1. Образование трещин в образцах без армирования происходило по схеме, приближенной к классической схеме разрушения бетонных призм, в то время как в дисперсно армированных образцах появлялись широкие наклонные трещины, проходящие по всей высоте призмы.
2. Параметры разрушения сталефибробетонных образцов из экспериментального бетона соответствуют характерным параметрам разрушения классического сталефибробетона .
3. Полученные показатели призменной прочности сталефибробетонных образцов для классов В15 и В30 на 6-10% выше данного параметра образцов без дисперсного армирования.
4. Чем больше процентное содержание фибры в образце, тем выше его призменная прочность.
5. Полученные показатели модуля упругости сталефибробетонных образцов для класса бетона В15 в среднем на 6% ниже данного параметра образцов без дисперсного армирования .
6. Полученные показатели модуля упругости сталефибробетонных образцов для класса бетона В30 в среднем на 3% выше данного параметра образцов без дисперсного армирования.
7. Количество фибры влияет на характер разрушения - образцы с наибольшим содержанием фибры после разрушения сохраняли свою геометрическую форму, в остальных образцах появлялись широкие наклонные трещины, откалывались куски бетона.
- был изучен состав экспериментального бетона;
- проведен анализ основных типов фибробетона;
- разработано конструктивное решение образцов из экспериментального сталефибробетона.
- изготовлена партия образцов для проведения испытаний;
- проведены эксперименты с образцами для определения их прочности и деформативности;
- определены показатели призменной прочности и модуля упругости образцов расчетным методом;
- проведено сравнение полученных результатов.
Таким образом можно утверждать, что цель исследования достигнута в полной мере - определены показатели прочности и деформативности сталефибробетона, изготовленного на экспериментальном бетоне.
Суммируя полученные по окончании исследования результаты можно сделать следующие выводы.
1. Образование трещин в образцах без армирования происходило по схеме, приближенной к классической схеме разрушения бетонных призм, в то время как в дисперсно армированных образцах появлялись широкие наклонные трещины, проходящие по всей высоте призмы.
2. Параметры разрушения сталефибробетонных образцов из экспериментального бетона соответствуют характерным параметрам разрушения классического сталефибробетона .
3. Полученные показатели призменной прочности сталефибробетонных образцов для классов В15 и В30 на 6-10% выше данного параметра образцов без дисперсного армирования.
4. Чем больше процентное содержание фибры в образце, тем выше его призменная прочность.
5. Полученные показатели модуля упругости сталефибробетонных образцов для класса бетона В15 в среднем на 6% ниже данного параметра образцов без дисперсного армирования .
6. Полученные показатели модуля упругости сталефибробетонных образцов для класса бетона В30 в среднем на 3% выше данного параметра образцов без дисперсного армирования.
7. Количество фибры влияет на характер разрушения - образцы с наибольшим содержанием фибры после разрушения сохраняли свою геометрическую форму, в остальных образцах появлялись широкие наклонные трещины, откалывались куски бетона.