Материал: Инженерные системы и сооружения
Научный журнал
достижению предела огнестойкости конструкции.
Вследствие хрупкого разрушения бетона в ограждающей конструкции сразу или через некоторое время может появиться сквозное отверстие и конструкция не будет являться преградой распространению огня из одного помещения в другое. При появлении сквозного отверстия в конструкции достигается предел ее огнестойкости.
При пожаре очень часто начало хрупкого разрушения бетона не совпадает с разрушением всей конструкции, происходящим значительно позже. В ряде случаев, несмотря на хрупкое разрушение бетона, конструкция еще длительное время может сопротивляться воздействию огня. При этом предел ее огнестойкости может быть вполне достаточным и удовлетворять требованиям нормативных документов.
При оценке последствии хрупкого разрушения бетона при пожаре и влияния его на предел огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций необходимо в каждом конкретном случае рассматривать возможность разрушения и предел огнестойкости каждой отдельной конструкции.
Хрупкое разрушение бетона при пожаре наиболее опасно для несущих конструкций, особенно для конструкций с небольшим поперечным сечением, воспринимающих большие нагрузки. Их преждевременное разрушение может вызвать обрушение других конструкций или здания (сооружения) в целом. Особое внимание следует обратить на возможность хрупкого разрушения бетона несущих колонн и панелей нижних этажей и подвалов многоэтажных зданий.
Причиной хрупкого разрушения бетона при пожаре является переход уже существующих до нагрева или вновь образовавшихся при нагреве трещин в структуре бетона из равновесного состояния в неравновесное и спонтанное их развитие под действием напряжений.
Чем раньше в бетоне появляются новые трещины, тем бетон менее хрупок. Наиболее хрупкой составляющей бетона является цементный камень. Мелкий и крупный заполнители делают бетон менее хрупким, так как способствуют появлению мелких трещин на стадии изготовления, транспортирования и хранения конструкций и препятствуют развитию крупных магистральных трещин при воздействии внешней нагрузкой (включая и собственный вес конструкции) и нагреве.[7]
При температуре свыше 120°С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся.
Количество дисперсного армирования как фактора приняты исходя из анализа технической литературы СНиП[8].
При получении бетонов, упрочняемых волокнами, важное значение имеет не только правильный подбор и рациональное сочетание исходных материалов, но и технология их изготовления. Свойства получаемых композитов находятся в большой зависимости от решения задач, связанных с обеспечением равномерности распределения фибры в бетоне, их ориентации, анкеровки, определяющих в значительной мере способность материала оказывать сопротивление внешним воздействиям.
Несмотря на общность многих вопросов в технологии дисперсно-армированных бетонов, это направление включает много различных технологических ответвлений, которые продолжают развиваться в настоящее время.
Применение дисперсно-армированных бетонов дает возможность исключить из конструкции значительную часть традиционной стержневой арматуры и заменить ее фиброй, вводимой в бетон при его изготовлении. Это позволяет не только устранить поставленную проблему, но и значительно снизить трудоемкость работ при изготовлении сборных элементов на заводах ЖБК, а так же непосредственно на строительных площадках, при возведении монолитных конструкций, применение дисперсно-армированных бетонов позволяет в ряде случаев обеспечить снижение расхода бетона и стали.
Для получения высокопрочных композиций необходимо выполнить ряд условий: надо иметь достаточное количество одинаково высокопрочных волокон;
56
Инженерные системы и сооружения |
Выпуск №2(23), 2016 |
в ходе технологического процесса волокна должны сохранять значительную часть своей прочности;
волокна надо равномерно распределять по всему объему матрицы, однако они не должны непосредственно соприкасаться друг с другом;
волокна должны иметь хорошее сцепление с раствором и бетоном; матрица должна быть химически инертной по отношению к волокнам;
волокна должны иметь более высокий по сравнению с матрицей модуль упругости; желательно, чтобы матрица имела достаточно высокую прочность на сдвиг; при воз-
можности следует стремиться к ориентированному распределению волокон в матрице (растворе, бетоне)[9][10].
Расчет необходимого для опыта числа и размеров образцов
Минимально необходимое количество образцов принимаем равному трем образцам в каждой точке опытов [4].
В процессе испытания учитываются 2 фактора: наличие дисперсного армирования и температура теплового воздействия
2к=22= 4. |
(5) |
Таким образом, число образцов для экспериментального исследования составит |
|
N=3n, |
(6) |
где N-число образцов необходимых для опыта; |
|
n - количество опытов. |
|
N=3·4=12.
Дополнительно используем три образца при нулевых значениях факторов.
В качестве материалов для изготовления опытных образцов приняты песок (с размером фракции 2.5), цемент, воду и металлическую фибру. Согласно ГОСТ [4] приняты образцы в форме куба с длиной ребра 100 мм. Для данного размера материал наибольшего зерна заполнителя используется 20 мм и менее. Средний внутрисерийный коэффициент вариации прочности бетона принимаем равным 7% - по ГОСТ [4].
Определение гранулометрического состава песка
Песок, используемый в качестве заполнителя в бетонных и растворных смесях, должен состоять как из крупных, так и из средних и мелких зёрен. Песок, сложенный только крупными или мелкими зёрнами, обладает большей пустотностью и требует значительного расхода вяжущего на заполнение межзерновых пустот. У мелкого песка, кроме того, очень большая суммарная поверхность зёрен. Это также требует увеличения расхода вяжущего, так как для обеспечения необходимой подвижности вся поверхность зёрен должна быть покрыта цементным тестом.
Зерновой состав определялся в соответствии c ГОСТ [11]. Для определения зернового состава отбиралась проба песка массой 2 кг и высушивалась до постоянной массы. После этого песок просеивался сквозь сита с крупными отверстиями диаметром 10 и 15 мм.
Остатки на ситах взвешивались и вычислялось содержание в песке фракции гравия с размером зёрен 5–10 мм (Гр5) и выше 10 мм (Гр10) в процентах по формулам:
Гр10 = М10/ М 100, |
(7) |
Гр5=М5/М 10, |
(8) |
где М10 – частный остаток на сите с круглыми отверстиями диаметром 10 мм, г; М5 –частный остаток на сите с круглыми отверстиями диаметром 5 мм, г;
М – общая масса пробы, г.
Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные выше сита, отобрали навеску массой 1000 г для определения зернового состава песка без фракций гравия.
57
Научный журнал
Подготовленную навеску песка просеяли сквозь стандартный набор сит с круглыми отверстиями диаметром 2.5 мм и сеткой 1.25; 0.63; 0.315; 0.16; расположенных одно над другим исходя их уменьшения размера отверстий сит.
Продолжительность просеивания была такой, что при контрольном интенсивном ручном встряхивании каждого сита в течение 1 мин через него проходило не более 0.1% общей массы просеиваемой навески, при этом практически не наблюдалось падения зёрен песка.
Подбор состава смеси необходимой для изготовления образцов
Компоненты, необходимые для получения нужных изделий, подбираются по ГОСТ [11].
Для приготовления бетонной смеси берем 20-50% первой фракции песка, остальное второй фракцией, более мелкой. Необходимо учесть, что цемент здесь будет играть не только связующую роль, но и несущую. Чтобы «склеить» мелкие частицы песка, цемента потребуется больше, и мы использовали цемент марки М-250.
Мелкозернистый или песчаный бетон – это строительный материал, который получают в результате смешивания песка, цемента и воды. Свойства песка в составе этой смеси обуславливают повышенную прочность полученного материала при растяжении.
Основными связывающими между собой все остальные элементы смеси являются цемент и вода. При производстве бетона важно соблюсти водоцементное отношение, учитывая уровень влажности песка и цемента, а также, насколько активно они поглощают влагу.
Кроме того, в процессе производства используются как крупные – щебень, так и мелкие – песок, заполнители. Именно они создают структурный каркас, благодаря которому готовый бетон имеет большую прочность и упругость. Присутствие заполнителей снижает риск необратимых деформаций бетона в результате воздействия длительных нагрузок.
Для получения обычной бетонной смеси брались материалы в следующих пропорциях: 1 часть цемента; 2 части песка; ½ части воды.
Различают лабораторный состав бетона, устанавливаемый для сухих материалов, и производственный (полевой) — для материалов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным путем. Состав бетона предварительно рассчитывают по абсолютным объемам, используя формулы для определения расхода воды, цемента, песка. В своих опытах мы использовали лабораторный состав бетона.
Выводы
Вработе приведено обоснование необходимости проведения экспериментальных исследований в области поведения мелкозернистого и дисперсноармированного бетона при температурных воздействиях. Проведены исследования и найдены значения факторов при проведении экспериментальных исследований. Проведено математическое планирование эксперимента. Определен состав смеси для образцов.
Внастоящее время образцы изготовлены и находятся на выдерживании.
Библиографический список
1.«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» Федеральный за-
кон от 22.07.2008 N 123-ФЗ.
2.В.И. Асатурян «Теория планирования эксперимента», Из-во «Радио и связь», Мо-
сква 1983 – 248с.,
3.С.М. Ермаков, А.А. Жиглявский «Математическая теория оптимального эксперимента», Из-во «Наука», Москва 1987 – 320с.
4.ГОСТ 10180-2012 «Методы определения прочности по контрольным образцам».
58
Инженерные системы и сооружения |
Выпуск №2(23), 2016 |
5.СП 52-110-2009 Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся технологическим повышенным и высоким температурам.
6.ГОСТ 30247.1-94 « Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции».
7.Рекомендации по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре, 1979.
8.СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».
9.Ф.Н. Рабинович «Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов», Из-во «Ассоциации строительных вузов», Москва 2004г. - 560с.
10.Николенко С.Д., Ставров Г.Н. «Экспериментальные исследования работы фибробетонных конструкций при знакопеременном малоцикловом нагружении». Известия высших учебных заведений. Строительство. 1986. №1, с. 18-22,
11.ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава бетона».
References
1."Technical regulations about requirements of fire safety" the Federal law from 22.07.2008 N 123-FZ.
2.V. I. Аsaturian "Theory of planning of experiment", in "Radio I Svyaz", Moscow 1983 –
248с.,
3.S. M. Ermakov, A. A. Zhigljavsky "the Mathematical theory of optimal experiment", in "Science", Moscow 1987 – 320c.
4.GOST 10180-2012 "Methods of determining strength on test specimens".
5.SP 52-110-2009 concrete and reinforced Concrete structures exposed to high technological and high temperatures.
6.GOST 30247.1-94 " test Methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures".
7.Recommendations for the protection of concrete and reinforced concrete structures from brittle fracture in case of fire, 1979.
8.SNiP 2.03.01-84 "concrete and reinforced Concrete structures".
9.F. N. Rabinovich Composites based on dispersion-reinforced concrete", in "Association building universities, Moscow, 2004. - 560с.
10.Nikolenko, S. D., Stavrov, G. N. "Experimental studies of fiber-reinforced concrete structures with alternating low-cycle loading". News of higher educational institutions. Construction. 1986. No. 1, pp. 18-22,
11.GOST 27006-86 "Concrete. Rules of selection of the composition of concrete."
59
Научный журнал
Технология и организация строительства
АНТОХИНА А.В., ЛАВРОВ А.В.
КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМНОЙ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗВЕДЕНИЯ ЖИЛЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
В работе предложена концепция системной оценки параметров технологий возведения жилых многоэтажных зданий на основе жизненного цикла здания.
ANTOKHINA A.V., LAVROV A.V.
THE CONCEPT OF SYSTEM EVALUATION PARAMETERS OF TECHNOLOGY
CONSTRUCTION OF RESIDENTIAL BUILDINGS
This paper presents the concept of system evaluation parameters of the technology of construction of residential buildings based on life cycle of the building.
Ключевые слова: затраты, жизненный цикл здания, алгоритм принятия решений.
Key words: expenses, life cycle of a building, the algorithm of decision-making.
Введение Жизненный цикл здания (ЖЦЗ) – период, в течение которого осуществляются инже-
нерные изыскания, проектирование, строительство (в том числе консервация), эксплуатация (в том числе текущие ремонты), модернизация, реконструкция, капитальный ремонт, снос здания или сооружения.
Периоды жизненного цикла здания : I – период проектирования, в том числе:
период по технико-экономическому обоснованию возведения здания;
по конструированию и проектированию II – период конструирования, в том числе:
по возведению с разработкой технологии, организации и технологических регламентов производства работ;
по предэксплуатационному освоению;
III – период эксплуатации здания, позволяющей обеспечить окупаемость средств, вложенных в их создание и освоение, в том числе:
период поддержания конструктивных элементов и инженерных систем здания в нормальном техническом состоянии путем проведения плановопредупредительных и капитальных ремонтов;
период физического и фунционального износа (устаревания),требующий проведения модернизации и реконструкции здания. Если данные мероприятия целесообразны, то этот период предшествует началу нового жизненного цикла здания. Обоснование принимаемого решения о начале нового жизненного цикла здания обязательно должно сопровождаться в данном периоде выполнением ра-
бот по технико-экономическому обоснованию и разработке технической документации реконструкции (модернизации);
IV - период окончания жизненного цикла здания, наступающий в случае, если модернизация или реконструкция, восстанавливающие физикомеханические и эксплуатационные характеристики зданий до нормального рабочего уровня, нецелесообразны. При этом осуществляется ликвидация (снос) здания. Здесь возможна утилизация и повторное использование материалов, конструкций или оборудования
…
60