авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Технология устройства двухслойных полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона

На правах рукописи

Войлоков Илья Анатольевич ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ДВУХСЛОЙНЫХ ПОЛОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ СО СЛОЕМ ИЗНОСА ИЗ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА Специальность 05.23.08 – Технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2012 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа выполнена на кафедре организации строительства ФГБОУ ВПО «Санкт Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» Актуальность работы. В последние годы наблюдается увеличение объемов возведения объектов промышленного строительства с большими площадями

Научный консультант: доктор технических наук, профессор производства покрытий. Поиск новых технологий бетонирования покрытий на Колчеданцев Леонид Михайлович правлен на сокращение продолжительности, трудоемкости и стоимости работ, на повышение качества и надежности верхних слоев покрытий.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор На современном этапе развития строительного производства применяются Бадьин Геннадий Михайлович, традиционные технологии устройства покрытий промышленных полов из бетона ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный и железобетона. Однако все чаще оказывается, что в своем традиционном испол архитектурно-строительный университет», профессор нении они не вполне удовлетворяют современным тенденциям развития техно кафедры технологии строительного производства;

логических решений возведения объектов промышленного строительства. По этому внимание специалистов обращается на возможность использования тех кандидат технических наук, доцент нологий с применением современных строительных материалов, в частности Курлапов Дмитрий Валерьевич, сталефибробетона. Применение дисперсного армирования позволяет получать Военный институт (инженерно-технический) Военной академии тыла и транспорта имени генерала армии эффективно армированные и надежные конструкции покрытий. При этом имен А.В. Хрулева МО РФ, заведующий кафедрой но развитие технологий устройства покрытий промышленных полов со слоем гидротехнических сооружений, строительных конструкций износа является той областью, в которой достоинства сталефибробетона (высо и механики твердого тела, Санкт-Петербург кие прочностные характеристики, трещиностойкость, износостойкость и др.) мо гут быть реализованы с наибольшей эффективностью. Однако массовое приме

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный нение таких технологий требует дальнейшего изучения взаимодействия слоистых университет путей сообщения», Санкт-Петербург покрытий, исследования свойств фибробетонных смесей, приготовленных в по строечных условиях, разработки технологических операций при устройстве по

Защита диссертации состоится 25 декабря 2012 года в 1600 часов на заседании крытий и эксплуатационной надежности покрытий полов для современных про диссертационного совета Д 212.223.01 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский мышленных зданий и сооружений.

государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005 г. Наиболее перспективными по признакам надежности и долговечности яв Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, зал заседаний диссертационного ляются двухслойные полы промышленных зданий, в том числе со слоем износа совета (аудитория 219). из фибробетона. Каждый из слоев пола отличается по функциональному назна чению и материалу. При этом от эксплуатационных нагрузок существующие Телефакс: (812) 316-58-72 полы работают по двухслойной схеме, а применяемая технология их устройства E-mail: rector@spbgasu.ru достаточно многодельна, трудоемка и занимает много времени, так как каждый слой устраивается раздельно.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт- Теоретическими основами работы стали труды отечественных ученых в об Петербургский государственный архитектурно-строительный университет». ласти изучения сталефибробетона и технологий с его применением, представ ленных в работах Ю.М. Баженова, В.М. Бондаренко, Ю.В. Зайцева, В.И. Копыти

Автореферат разослан « » ноября 2012 г. на, Л.Г. Курбатова, Д.В. Курлапова, Б.А. Крылова, И.А. Лобанова, К.В. Михайло ва, А.В. Носарева, Б.И. Петракова, Ю.В. Пухаренко, М.М. Холмянского, А.Е. Шейкина, Г.К. Хайдукова и др.

Цель диссертационной работы – разработка и обоснование технологичес ких параметров и режимов устройства двухслойных полов промышленных зда

Ученый секретарь ний со слоем износа из сталефибробетона, которая обеспечивает совместную диссертационного совета работу слоя износа и монолитной плиты по однослойной схеме, снижение тру доктор технических наук, профессор Ю.Н. Казаков доемкости и повышение их эксплуатационных качеств.

2 2.Разработана новая расчетная модель работы пола со слоем износа. Вы В соответствии с поставленной целью были определены и решены следую полнены расчеты конструктивных параметров двухслойных полов для двух слу щие научные задачи исследования:

чаев их работы от эксплуатационных нагрузок. Показано, что на устройство пола, – выполнен анализ литературы, обобщены производственные методы уст рассчитанного по однослойной схеме работы, требуется меньше материалов ройства полов промышленных зданий, обоснованы целесообразность использо (стали на 10–20 %, бетона на 15–20 %) по сравнению с полом, работающим по вания фибробетона в качестве слоя износа и обоснована гипотеза о необходимо двухслойной схеме.



сти разработки технологии, которая бы позволила из двух слоев пола, различных 3.Экспериментально доказано, что фибробетонная смесь со стальной фиб по материалу и функциональному назначению, получить однослойную конст рой, состав компонентов бетонной матрицы которой аналогичен составу бетон рукцию пола по схеме работы от эксплуатационных нагрузок;

ной смеси монолитной плиты пола, и которая приготовлена в построечных усло – разработана расчетная модель работы пола со слоем износа из фибробе виях, удовлетворяет требованиям удобоукладываемости (осадка конуса 5–7 см).

тона, с использованием положений строительной механики, расчетным путем Обоснованы оптимальные режимы укладки и уплотнения бетона монолитной показана целесообразность совместности работы слоя износа из фибробетона плиты и фибробетонного слоя износа.

и монолитной железобетонной плиты как однослойной конструкции;

4.Экспериментально доказано, что физико-механические свойства пола со – исследованы свойства фибробетонной смеси, бетонная матрица которой слоем износа из сталефибробетона, выполненного по совмещенной технологии по составу исходных компонентов соответствует составу компонентов бетонной укладки бетона в монолитную плиту и укладки фибробетонной смеси, обладают смеси, используемой для устройства монолитной железобетонной (бетонной лучшими показателями по сравнению с показателями железобетонного пола, плиты), являющейся несущей конструкцией пола;

устраиваемого по традиционной технологии. В частности: прочность при сжатии – исследованы физико-механические свойства пола со слоем износа из фиб повышается на 10–15 %, прочность на растяжение при изгибе увеличивается на робетона, включая прочностные характеристики, истираемость, сцепление слоев;

35–50 %, истираемость уменьшается на 15–25 %. Доказано, что прочность на – разработаны технологические параметры и режимы устройства полов сдвиг слоев износа и бетона монолитной плиты составляет 2,5–3 МПа, что обес промышленных зданий со слоем износа из фибробетона, которые позволяют печивает их работу по однослойной схеме. Выведены уравнения регрессии.

получить двухслойную конструкцию пола, работающую от эксплуатационных 5.Разработаны оптимальные схемы производства работ по устройству по нагрузок по однослойной схеме.

лов промышленных зданий по совмещенной технологии бетонирования моно Объект исследования – технология устройства двухслойных полов со слоем литной плиты и слоя износа (заявка на изобретение № 2011100271 от 11.01.2011).

износа из сталефибробетона.

В производственных условиях проведены мониторинговые наблюдения, показы Предмет исследования – технологические параметры отдельных операций вающие сокращение времени устройства 100 м2 пола на 5–10 % по сравнению и процесса в целом, применяемые при возведении полов промышленных зданий с традиционной технологией.

со слоем износа из сталефибробетона.

Практическая значимость работы состоит в:

Границами исследования являются технологические решения устройства – разработке новой технологии, позволяющей сократить сроки и трудоем полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона, которые кость устройства полов промышленных зданий при одновременном сокращении позволяют получить двухслойную конструкцию пола, работающую от эксплуа расхода бетона и арматуры и улучшении эксплуатационных качеств пола;

тационных нагрузок по однослойной схеме, без исследования технологии уст – обосновании рационального состава фибробетонной смеси, получаемой ройства основания и других вспомогательных работ, которые выполняются изве в построечных условиях, бетонная составляющая которой аналогична составу стными способами.

бетонной смеси, используемой для бетонирования монолитной плиты пола;

Методика исследования: технико-экономический системный анализ суще – разработке технологического регламента на устройство пола по односта ствующих технологических решений, патентный поиск, сравнительное вариантное дийной технологии с двумя «срощенными» слоями (фибробетонного слоя изно технологическое проектирование, лабораторные и натурные эксперименты, тео- са и слоя монолитной железобетонной плиты);

ретическое моделирование, исследование технологических параметров процессов – разработке типовой технологической карты;

устройства полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона. – внедрении технологии с обоснованной технико-экономической эффектив Научная новизна работы выражается в следующих научных результатах: ностью ее применения;

1.Установлено, что по признакам надежности и долговечности наиболее пер- – доказано, что применение новой технологии позволяет: на 5–10 % сокра спективными являются двухслойные полы промышленных зданий, в том числе тить время устройства полов промышленных зданий;

на 10–20 % уменьшить со слоем износа из сталефибробетона. расход арматуры и на 15–20% бетона при повышении качества полов.

4 Достоверность результатов исследований обеспечена необходимым объе- – рекомендации по устройству промышленных двухслойных полов со сло мом экспериментальных исследований, выполненных современными методами ем износа из сталефибробетона с технологическими характеристиками стале на поверенном оборудовании;





сходимостью результатов лабораторных исследо- фибробетонных смесей и условиями твердения слоя износа.

ваний с результатами испытаний образцов, отобранных из тела пола, выполнен ного по предлагаемой автором технологии. Для обработки данных и оформления ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, материалов диссертации использовалось современное программное обеспече- ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ ние: MicrosoftWord, MicrosoftExcel, AutoCad 2007, SCAD.

Внедрение и реализация научных результатов диссертации осуществлены 1.Установлено, что наиболее перспективными по признакам надежности в 2002-2011 годах при устройстве покрытий промышленных полов на ряде объек- и долговечности являются двухслойные полы промышленных зданий, в том тов, в частности склад компании «Дикси» на Митрофаньевском шоссе в СПб числе со слоем износа из сталефибробетона.

(12000 м2), завод «ЯРОВИТМоторс» в СПб (6000 м2), завод Пеноплэкс в Киришах Каждый из слоев пола отличается по функциональному назначению и мате (7000 м2), Сасовский завод дорожных машин (6570 м2) в г. Сасово. риалу. При этом от эксплуатационных нагрузок существующие полы работают Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты по двухслойной схеме, применяемая технология их устройства достаточно мно диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на по годельна, трудоемка и занимает много времени, так как каждый слой устраивает стоянно действующей научной конференции «Технологии быстровозводимых ся раздельно.

сооружений в индустриальном и жилищном строительстве. Пути развития в со Повышение качества полов промышленных зданий возможно за счет уст временных условиях» (СПбГПУ, 2007);

на ежегодной научно-практической кон ройства высокопрочных покрытий при значительном периоде их эксплуатации.

ференции «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструк Устройство покрытий из монолитного бетона по существующим технологиям ций» (ВИТУ, 2006–2011), на международном семинаре «Современные методы осуществляется в виде двухстадийного процесса производства работ: арматур армирования» (СПбГПУ, 2007);

на IV международном конгрессе по строитель ные работы и бетонные работы.

ству IBS в СПб (2012).

Одним из способов решения поставленной задачи является устройство слоя Публикации. По результатам исследований опубликовано 39 работ, из них износа из сталефибробетона и разработка технологии возведения покрытий 4 в журналах, входящих в перечень ВАК. Подана заявка на изобретение в целом. Применение такой технологии позволит привести двухстадийный про № 2011100271 от 11.01.2011 г.

цесс производства к одностадийному, и сократит расход арматурной стали на Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, 10–20 %. Целесообразность применения сталефибробетона определяется эконо основных выводов, списка литературы из 158 наименований работ отечествен мией арматуры и бетона. Экономический эффект также достигается за счет дру ных и зарубежных авторов и приложений, содержит 24 рисунка и 23 таблицы.

гих ее свойств: повышения трещиностойкости, ударостойкости, прочности, что в На защиту выносятся следующие результаты научных исследований:

конечном итоге приведет к увеличению срока службы конструкции.

– методика применения новой технологии устройства полов промышлен Значительное количество работ описывает технологические параметры из ных зданий (заявка на изобретение № 2011100271 от 11.01.2011 г.), предусматрива ющая совмещение в одном технологическом процессе операций по укладке бе- готовления сталефибробетонной смеси и технологии укладки с его конечными тонной смеси в тело железобетонной монолитной плиты с последующей уклад- характеристиками, однако эти работы не содержат теоретических разработок кой и уплотнением фибробетонной смеси слоя износа, обеспечивающая и методик, позволяющих выбрать технологию устройства слоя износа и обеспе сращивание слоев и их совместную работу;

чить его высокие прочностные характеристики. Вместе с тем, массовое внедре – обоснование по результатам расчетов эффективного использования ма- ние сталефибробетона в практику строительства настоятельно требует осуще териалов (бетона и арматуры) двухслойного пола с различными слоями по мате- ствлять мониторинг слоя износа покрытия и возможность совместного взаимо риалу и функциональному назначению в конструкции пола, работающей по од- действия слоев покрытия при разработке универсальных технологических нослойной схеме, по сравнению с двухслойной работой пола;

решений и проектирования состава сталефибробетона, отличающихся от суще – оценка и результаты исследований свойств сталефибробетонной смеси, ствующих.

приготовленной в построечных условиях, состав компонентов бетонной матри- Экономия строительных материалов (бетона и арматурной стали) доказа цы которой аналогичен составу бетонной смеси плиты пола;

на на примерах двух конструктивных решений, а технологически «срощенные» – результаты экспериментальных исследований физико-механических ха- слои показывают новый подход к проблеме слоя износа полов промышленных рактеристик бетонного пола полученного по одностадийной технологии с двумя зданий (рис. 1).

«срощенными» слоями (фибробетонного слоя износа и слоя монолитной плиты);

6 Таким образом, была обоснована задача и целесообразность использова- щенными» слоями (фибробетонного слоя износа и слоя монолитной плиты) при ния сталефибробетона в качестве слоя износа. Это позволило выдвинуть науч- воздействии эксплуатационных нагрузок с учетом конструктивных особенностей.

ную гипотезу о необходимости разработки технологии, которая бы позволила из Рассматривая теорию работы покрытий при воздействии эксплуатацион двух слоев пола, различных по материалу и функциональному назначению, по- ных нагрузок, исходим из следующих положений: при расчетах толщины покры лучить однослойную конструкцию пола по схеме работы от эксплуатационных тий со слоем износа из сталефибробетона применяем решения строительной нагрузок. механики для плит на упругих основаниях;

определение внутренних усилий в плитах на упругом основании сводим к нахождению функции эпюр реакции а) основания от заданной нагрузки. При этом допускаем, что осадка поверхности основания в точности совпадает с прогибами плиты под нагрузкой. При проекти ровании покрытий учитываются воздействия расчетной нагрузки за весь период эксплуатации.

В качестве расчетной схемы принимаем модель, по которой на покрытие со б) слоем из сталефибробетона и несущего слоя из тяжелого бетона(железобетона) воздействуют высокие эксплуатационные нагрузки (рис.2).

в) Рис. 1. Конструктивно-технологические схемы устройства полов промышленных зданий: Рис. 2. Расчетная схема покрытия со слоем износа при воздействии а) традиционный однослойный пол с железобетонной или бетонной плитой;

эксплуатационных нагрузок, где – прогиб плиты;

б) двухслойный пол с износостойким слоем из фибробетона (работающий по двух- x, y – координаты серединной плоскости плиты;

P0 (x, y) – функция слойной схеме);

в) двухслойный пол с износостойким слоем из фибробетона, сро- нормальной реакции основания;

q0 (x, y) – функция внешней щенным с железобетонной или бетонной плитой (работающий по однослойной нагрузки схеме);

1 – несущая конструкция пола (железобетонная или бетонная плита);

2 – подготовка из песчано-грунтовой смеси;

3 – естественно уплотненное грунто Предполагаем, что в результате деформации от эксплуатационной нагрузки вое основание;

4 – слой износа из фибробетона;

5 –слой сращивания фибробетона слой износа не отслаивается от слоя тяжелого бетона. За счет предложенного с бетоном несущей железобетонной или бетонной смеси.

автором технологического решения взаимопроникновения слоев друг в друга.

В пределах каждого слоя модули упругости, плотность и толщина постоянны, но 2. Разработана новая расчетная модель работы пола со слоем износа.

для различных слоев не одинаковы (рис. 3).

Выполнены расчеты конструктивных параметров двухслойных полов для двух Результаты расчетных характеристик пола по одностадийной технологии случаев их работы от эксплуатационных нагрузок. Показано, что на устрой с двумя «срощенными» слоями (фибробетонного слоя износа и слоя монолит ство пола, рассчитанного по однослойной схеме работы, требуется меньше ной плиты), принятого единым, и применение разработанных технологических материалов (стали на 10–20 %, бетона на 15–20 %) по сравнению с полом, решений устройства слоя износа из сталефибробетона имеют явное преимуще работающим по двухслойной схеме.

ство по сравнению с расчетом двухслойной конструкции. Результатами расчета Согласно рабочей гипотезе проработано теоретическое обоснование рабо слоя износа плиты является его проектные толщина, прочность на осевое сжатие, ты бетонного пола, полученного по одностадийной технологии с двумя «сро растяжение при изгибе, истираемость, стоимостные ограничения.

8 Для обеспечения надежного технологического «сращивания» слоев покры тия и обеспечения надежного слоя износа сталефибробетонные смеси необходи Z мо оценивать бетонную смесь по следующим критериям:

– количество стальной фибры;

Rz – сцепление и анкеровка стальной фибры с бетоном;

Pk – однородность сталефибробетонной смеси;

– равномерное распределение стальной фибры по всему объему матрицы.

Выполнение перечисленных условий приводит к проведению различных по содержанию и сложности технологических мероприятий.

Ps Состав смеси:

Fx X В экспериментах использовалась стальная фибра, прочностью на растяже a -a r t ние Rfm= 600 МПа, диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм из малоуглеродистой прово G s Н.О.

локи по ТУ 14-4-1093–80. Количество воды затворения, необходимое для стале t фибробетонной смеси, выбрано экспериментальным путем при показателе жес ткости tq= 5–10 с. При расходе воды затворения 204 л/м3 получили требуемую N жесткость сталефибробетонной смеси при (Mw/Mc)f = 0,498. Расход вяжущего, Рис. 3. Конструкция покрытия со слоем износа при воздействии крупного и мелкого заполнителя, стальной фибры подобраны по результатам эксплуатационных нагрузок, где Ps – сдвигающая нагрузка от сил в соответствии с планом проведения лабораторного эксперимента. С этой целью торможения;

Fx – сопротивление качению колес и торможению;

изначально готовили сталефибробетонную смесь состава Mc:Ms:Mf = 1:3:0,005.

P k – колесная нагрузка;

– угол выноса колес опоры от Укладка и уплотнение смеси:

вертикали;

а-а– площадь контакта колеса с покрытием.

При определении режима вибрационной обработки слоев покрытия, степе ни и продолжительности уплотнения выявлено, что в процессе уплотнения кон 3. Экспериментально доказано, что фибробетонная смесь со стальной струкции происходит резкое оседание сталефибробетонной смеси за счет пере фиброй, состав компонентов бетонной матрицы которой аналогичен соста распределения фибры. В результате исследований формования образцов экспе ву бетонной смеси монолитной плиты пола, и которая приготовлена в пост риментально на стенде лаборатории кафедры ВИТУ установлено, что объем роечных условиях, удовлетворяет требованиям удобоукладываемости (осад свежеуложенной толщины бетонной смеси (в пропорции 1:4) должен составлять:

ка конуса 5-7 см). Обоснованы режимы укладки и уплотнения бетона монолит ной плиты и сталефибробетонного слоя износа. V нк = 1,5 V, (1) Для обеспечения равномерного распределения стальной фибры в слое из где Vнк – объем первоначальной неуплотненной смеси, м3;

V – объем уплотненной носа фибробетонная смесь должна уплотняться по следующему режиму: интен конструкции в целом, м3.

сивность вибрации 280–310 см2/с3, частота 50–75 Гц, амплитуда 0,35–0,5 мм. Для При этом, исходя из опыта производства фибробетонных покрытий, автор обеспечения совместной работы слоя износа и монолитной плиты время между применяет поверхностное вибрирование. Использование глубинных вибраторов укладкой бетонной смеси в монолитную плиту и фибробетонной смеси должно нарушает расчетные слои конструкции и способствует образованию цементных составлять 0,7–0,9 сроков от начала схватывания цемента в монолитной плите.

пробок в теле сталефибробетона. Кратковременное поверхностное вибрирование При этом продолжительность уплотнения фибробетонной смеси должна соста (10–20 сек) создает надежный защитный слой бетона и позволяет направленно вить 10–20 сек., что позволяет проникнуть фибробетонной смеси в слой моно располагать стальные фибры параллельно поверхности пола с образованием литной плиты на 15–25 мм.

защитного слоя износа. Решение задач на производстве значительно усложняется Устройство покрытий промышленных полов с применением слоя износа из технологическими особенностями бетонирования слоистых конструкций, различием сталефибробетона включает технологические процессы по приготовлению, транс состава бетонов каждого из слоев и разнообразием применяемых материалов, портированию, укладке и распределению в покрытие бетонной и сталефибробе отличающихся как по физическим характеристикам, так и по однородности, качеству тонной смесей, «сращиванию» – взаимопроникновению слоев покрытия, обра и т. п. Таким образом, в технологии производства слоистых покрытий наиболее ботке смеси, уходу за уложенным бетоном и выдерживанию до набора распалу важной задачей является достижение максимальной плотности укладки слоев и их бочной прочности.

прочная взаимосвязь.

10 4. Экспериментально доказано, что физико-механические свойства пола Очередность и порядок проведения опытов были приняты на основе актив со слоем износа из сталефибробетона, выполненного по совмещенной техно- ного планирования эксперимента, так как при этом обеспечивалась возможность логии укладки бетона в монолитную плиту и укладки фибробетонной смеси, варьирования факторов влияния на трех фиксированных уровнях.

обладают лучшими показателями по сравнению с показателями железобе- Матрица планирования эксперимента и результаты исследуемых факторов тонного пола, устраиваемого по традиционной технологии. В частности: представлены в табл. 2.

прочность при сжатии повышается на 10–15 %, прочность на растяжение Таблица Матрица планирования эксперимента и результаты испытаний образцов при изгибе увеличивается на 35–50 %, истираемость уменьшается на 15–25 %.

(трехуровневый план проведения эксперимента) Доказано, что прочность на сдвиг слоев износа и бетона монолитной плиты составляет 2,5–3 МПа, что обеспечивает их работу по однослойной схеме. Матрица планирования Свойства покрытий по технологии со слоем износа Выведены уравнения регрессии. № опыта R b, Х1, Х 2, Х 3, И, г/см Rbtb, МПа С целью подтверждения гипотезы работы конструкции со слоем износа, для Ms/Mc Mw/Mc f МПа исследования связи между технологическими и проектными конструктивными 1 4 0,50 1 5,3 20,4 0, 2 2 0,50 0,5 9,6 34,9 0, характеристиками и установления новых научных фактов, были спланированы и 3 4 0,30 1 2,4 14,1 0, 4 2 0,30 1 8,8 38,9 0, проведены экспериментальные исследования. В качестве исследуемых факторов 5 4 0,50 0 2,8 15,7 0, состава слоя износа из сталефибробетона были приняты: содержание стальной 6 2 0,50 0 5,2 32,2 0, 7 4 0,30 0 1,1 11,2 0, фибры µf;

однородность смеси;

продолжительность уплотненияt;

физико-меха- 8 2 0,30 0 4,7 42,3 0, нические свойства (прочность на осевое сжатие Rb и растяжение при изгибе Rbtb 9 4 0,40 0,5 4,4 12,2 0, 10 2 0,40 0,5 9,6 38,8 0, при статическом нагружении и истираемость И);

взаимодействие слоев и их ус- 11 3 0,50 0,5 7,6 27,5 0, тойчивое равновесие. 12 3 0,30 0,5 6,2 31,3 0, 13 3 0,40 1 10,2 37,8 0, Лабораторные исследования слоя износа на истираемость и прочностные 14 3 0,40 0 4,2 31,5 0, характеристики конструкции выполнялись в сертифицированных испытательных 15 3 0,40 0,5 9,1 32,2 0, 16 3 0,40 0,5 8,9 32,1 0, лабораториях кафедры строительных конструкций и механики твердого тела ВИТУ, 17 3 0,40 0,5 8,8 32,4 0, ООО «Бетон», ОАО «Объединение 45». Для сокращения объема требуемых ис Образцы изготавливались: без фибры, с 0,5 % фибры (40 кг/м3) и 1 % пытаний по выявлению аналитических зависимостей между исследуемыми фак фибры (80 кг/м3).Образцы испытывались на испытательных машинах П250, П-50, торами и факторами влияния, а также изучения свойства покрытий и слоя износа Р-10. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90. Получены уравнения регрессии из сталефибробетона, приготовленных на различных составах, и определения вли для расчета физико-механических свойств образцов покрытий:

яния экспериментальных составов на физико-механические свойства опытных образцов, применялись математические методы планирования экспериментов, прочность на осевое сжатие по условиям многофакторного эксперимента. Исследования проводились по 17 точкам плана (трехфакторный трехуровневый план на кубе). Варьируемые переменные и уровни варьирования приведены в табл. 1.

Таблица Варьируемые переменные и уровни варьирования Характеристика варьирования прочность на растяжение при изгибе Характеристика № фактора варьировани Интервал исследования и Образован Верхний Средний Нижний уровней уровень уровень уровень Кол-во независимые переменные ие фактора я фактора Песчано-цементное 1 Х1 1 2 3 4 отношение Ms/Mc Водоцементное от 2 Х2 0,10 0,50 0,40 0,30 ношение Mw/Mc Содержание стальной 3 Х3 0,5 1 0,5 0 фибры по объему f, % 12 истираемость 40 0, Прочность на растяжение при изгибе,Rbtb, МПа Прочность на осевое сжатие, Rb, МПа 0, 0, 20 0, 0, В процессе лабораторных экспериментов получены зависимости прочнос- тных характеристик и истираемости от содержания фибры и других компонентов 0, сталефибробетонной смеси (рис. 5–7). 0 0, На основании полученных данных можно утверждать, что устройство слоя 0 0,13 0,2 5 0,38 0,5 0,63 0,75 0,87 износа из сталефибробетона наряду с существенным увеличением прочности Со держание фибры, f, % 0 0,13 0,25 0,38 0,5 0,63 0,75 0,87 растяжению при изгибе значительно снижает истираемость покрытий. Получен Содержание фибры, f, % ные результаты в процессе лабораторного эксперимента являются исходными Рис. 6. Изменение прочности покрытий на Рис. 5. Изменение прочности покрытий на данными, позволяющими определять технологические параметры устройства растяжение при изгибе в зависимости от осевое сжатие в зависимости от содержания слоев износа для покрытий промышленных полов с определенными расчетными содержания фибры, водоцементного и фибры, водоцементного и песчано-цементного песчано-цементного отношений отношений характеристиками сталефибробетонной смеси.

5. Разработаны оптимальные схемы производства работ по устройству полов промышленных зданий по совмещенной технологии бетонирования мо нолитной плиты и слоя износа (заявка на изобретение № 2011100271 от 11.01.2011г.). В производственных условиях проведены мониторинговые на- 0, блюдения, показывающие сокращение времени устройства 100 м2 пола на 5–10 % Mw/Mc=0,40;

Ms/Mc= 0, Истираемость И, г/см по сравнению с традиционной технологией.

С целью решения завершающей исследования научной задачи разработаны но- Mw/Mc=0,55;

Ms/Mc= 0, вые технологические решения устройства полов промышленных зданий со слоем из- 0, Mw/Mc=0,70;

Ms/Mc= носа из сталефибробетона, которые позволяют получить двухслойную конструкцию 0, пола, работающую от эксплуатационных нагрузок по однослойной схеме (рис. 8). Mw/Mc=0,40;

Ms/Mc= 0, Определено, что в технологии производства слоистых покрытий наиболее Mw/Mc=0,55;

Ms/Mc= важной задачей является достижение максимальной плотности укладки слоев 0 0,13 0,25 0,38 0,5 0, 63 0, 75 0,87 и их прочная взаимосвязь, длительное уплотнение приводит к нарушению одно- Mw/Mc=0,70;

Ms/Mc= Содержание фибры f, % родности смеси по объему в результате расслоения. Mw/Mc=0,40;

Ms/Mc= Рис. 7. Изменение истираемости покрытий в Технология производства промышленных полов со слоем износа из стале- зависимости от содержания фибры, фибробетона в производственных условиях реализована автором при возведе- водоцементного и песчано-цементного отношений Mw/Mc=0,55;

Ms/Mc= нии покрытий на ряде объектов ООО «КонкритИнжиниринг»: Mw/Mc=0,70;

Ms/Mc= – при замене покрытия площадью 2300 м2 помещения автохозяйства в г. Кириши под нагрузку от тяжелой строительной техники;

– при устройстве покрытия цеха площадью 3000 м2 в г. Пермь;

Зависимости прочностных характеристик и истираемости от содержания фибры и других – при производстве покрытий пола завода дорожных машин на участке компонентов сталефибробетонной смеси, позволяющие выбрать процент армирования для площадью 600 м2 в г. Сасово. слоя износа Исходя из одинаковых требуемых физико-механических свойств покрытий, об щая толщина покрытия составляла 200–220 мм, в том числе слой износа 50–80 мм.

14 а) б) I II 1 – направляющие;

2 – маяки;

3 – автобетоносмеситель;

4 – формирование слоя износа;

III IV 5 – виборейка;

6 – шлифовальная машина. Б1, Б2, Б3, Б4 – бетонщики Вид А V VI 1 – направляющие;

2 –автобетоносмеситель;

3 – основной слой бетонного пола;

4 – фибробетонная смесь Рис. 8. Технологические решения устройства полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона, полученных по одностадийной технологии с двумя «срощенными» слоями:

а) устройство основного слоя бетонного пола;

б) устройство фибробетонного слоя Рис.9. Основные технологические процессы:

Состав сталефибробетона:

I – Подготовка основания (1-грунтовое основание, 2- песчаная подушка (h 0.3м), цемент марки 400–405 кг, песок с Мкр = 2,7 – 720 кг, щебень фракций подстилающий щебеночный слой (h 0.15м);

II – Установка направляющих, устройство до 10 мм – 1050 кг, фибра стальная – 40 кг/м3 (1% армирования по объему от доли изолирующей прослойки и окончательное выравнивание поверхности основания;

III – Бетонирование нижнего слоя плиты;

IV – Бетонирование слоя износа;

V – Нарезка Ц+П), пластификатор «SikaPlast» – 2,8 кг, В/Ц – 0,43).

и герметизация швов;

VI – Двухслойная комбинированная железобетонная плита со слоем На всех объектах производственной проверки применялся разработанный износа способ укладки слоя износа из сталефибробетона в покрытие (рис. 9). Произво дились следующие технологические операции:

– приготовление бетонной и сталефибробетонной смесей;

16 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ – транспортирование сталефибробетонной и бетонной смесей на место устройства покрытия;

1. Наиболее эффективным направлением повышения надежности и долго – установка направляющих на всю высоту бетонирования конструкции по- вечности полов промышленных зданий является устройство износостойкого слоя крытия;

из фибробетона по несущей конструкции пола. Разработана технология устрой – послойная укладка соответственно бетонной и сталефибробетонной сме- ства полов за счет объединения в один технологический процесс работ по уст сей по высоте неуплотненных слоев;

ройству монолитной железобетонной (или бетонной) плиты и слоя из сталефиб – одновременное уплотнение обоих слоев покрытия;

робетона.

– отделка поверхности покрытия шлифовальными машинами и уход за бе- 2. Теоретически (расчетным путем) показано, что «сращивание» слоев, т. е.

тоном путем обработки поверхности отвердительным составом;

совместная работа монолитной плиты и слоя износа как однослойной конструк – нарезка и герметизация деформационных швов. ции, позволяет по сравнению с работой пола по двухслойной схеме более эффек В процессе обследования были выбурены образцы-керны бетона для опре- тивно использовать конструкционные свойства материалов. В частности, снижая деления фактической толщины покрытия, прочности и однородности бетона. расход бетона на 15–20 %, а арматурной стали – на 10–20 %.

Установлено, что покрытия, выполненные по разработанной технологии, превы- 3. Для обеспечения наиболее полного эффекта от совместной работы слоев шают нормативные прочностные характеристики (табл.3). автором, кроме совмещенной технологии их устройства, предложено состав ком Таблица 3 понентов бетонной матрицы фибробетона принимать аналогичным составу бе Результаты испытания контрольных образцов-кернов покрытия тонной смеси монолитной плиты пола. Экспериментально доказано, что фиб робетонная смесь такого состава (цемент марки 400 – 405 кг, песок с Мкр = 2,7 – 720 кг, Технология устройства Требования № п/п Вид испытания щебень фракций до 10 мм – 1050 кг, фибра стальная – 40 кг/м3 (1% армирования ГОСТ 26633-85 без слоя износа предлагаемая по объему от доли Ц+П), пластификатор «SikaPlast» – 2,8 кг, В/Ц – 0,43) удовлетво Прочность на растяжение при изгибе 1. 4,0 4,0 6, Rbtb, МПа ряет требованиям удобоукладываемости (осадка конуса 10 см).

2. Истираемость И, г/см 1,1 0,537 0, 4. Экспериментально доказано, что физико-механические свойства пола со слоем износа из сталефибробетона, выполненного по совмещенной технологии Таблица Результаты учета продолжительности операций по возведению укладки бетона в монолитную плиту и укладки фибробетонной смеси, обладают покрытий промышленного пола на 100 м2 лучшими показателями по сравнению с показателями железобетонного пола, устраиваемого по традиционной технологии, в частности: прочность при сжатии Продолжительность операции, час повышается на 10–15 %, прочность на растяжение при изгибе на 35–50 %, истира № Наименование операций по традиционному по предлагаемой п/п технологического процесса емость – 15–25 %. Доказано, что прочность на сдвиг слоев износа и бетона моно способу технологии 1. Установка арматурных каркасов 5,52 литной плиты составляет 2,5–3 МПа, что обеспечивает их работу по однослойной 2. Выгрузка бетонной и сталефибробетонной смесей 2,64 2, схеме. Высокие физико-механические свойства слоя износа обеспечивают значи Разравнивание бетонной и сталефибробетонной 3. - 6, смесей тельное увеличение срока эксплуатации (в 2,5–3 раза) (по результатам мониторин Уплотнение бетонной смеси, tq =20 c 4. 6,76 га и проверки разработанной технологии) и повышают долговечность покрытий.

Уплотнение бетонной смеси, tq =20 c и 5. - 5, сталефибробетонной смеси, tq =15 с, одновременно 5. Разработанные схемы производства работ по устройству полов промыш 6. Заглаживание открытой поверхности покрытия 4,86 4, ленных зданий по совмещенной технологии бетонирования монолитной плиты Общий цикл формования 19,78 18, и слоя износа уменьшают количество арматуры за счет внедрения технологичес По полученным экспериментальным данным и проверке на опытных учас- ких решений совместной работы слоев в покрытии и обеспечивают значитель тках можно отметить следующие достоинства разработанной технологии произ- ный период эксплуатации и долговечность покрытий. Проверка в производствен водства покрытий со слоем износа из сталефибробетона: ных условиях показала следующие результаты: сокращение времени устройства – снижение энергозатрат производства на 10–12 %;

100 м2 пола на 5–10 % по сравнению с традиционной технологией, уменьшение – сокращение общего цикла производства покрытий до 5–10 %;

приведенных затрат на производство покрытий на 20–30 %.

– уменьшение приведенных затрат на производство покрытий на 20–30 %;

– исключение вредного выброса продуктов электросварочных работ в ат мосферный воздух за счет полного сокращения арматурных работ.

18 ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 15. Войлоков, И.А. Промышленные полы в паркингах и на автостоянках / И.А. Войлоков, А.С. Горшков //Стройпрофиль. -№4(66). -2008. -С.33-35. –0,7 п.л./ Статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК 0,35 п.л.

1. Войлоков, И.А. Повышение качества и долговечности эксплуатации по- 16. Войлоков, И.А. Расширение применения фибры в различного вида конст крытий промышленных полов /И.А Войлоков // Строительные материалы. – рукций /И.А Войлоков //Тезисы докладов 2-й межрегиональной научно-практи №7. –2008. –С.48-51. ческой конференции «Развитие монолитного домостроения в жилищно-гражданс 2. Войлоков, И.А. Композитное армирование бетонов /И.А Войлоков // Стро- ком строительстве» / Ленниипроект. Санкт-Петербург, - 24-27 марта. -2009. -С.48-53.

ительные материалы. –№6. –2009. –С.48-51. 17. Войлоков, И.А. Подбор состава сталефибробетона /И.А.Войлоков, 3. Войлоков, И.А. Влияние технологических факторов на качество покрытий А.Ю. Ковалева // Экспозиция. Бетоны и сухие смеси. - №2Б(85). -2009. -С.8-10. – полов из фибробетона /Л.М. Колчеданцев, И.А.Войлоков, А.М. Горб // Строи- 0,5 п.л./0,25 п.л.

тельные материалы. –№8. –2010. –С.34-37. –0,2 п.л./0,1 п.л. 18. Войлоков, И.А. Промышленные полы: конструкция, технология и виды 4. Войлоков, И.А. Сталефибробетон в слоях износа покрытий промышлен- покрытий /И.А. Войлоков // Популярное бетоноведение. -№1. -2009. -С.111-115.

ных полов /И.А. Войлоков //Промышленное и гражданское строительство. –№9. – 19. Войлоков, И.А. Промышленные полы со слоем износа из фибробетона. / 2010. –С.64. Н.И.Ватин И.А. Войлоков // Стройпрофиль. -№7(53). -2006. -С.54-55. –0,4 п.л. /0,2 п.л.

20. Войлоков, И.А. Промышленные полы со слоем износа из фибробетона. / Публикации в других изданиях Н.И. Ватин;

И.А. Войлоков // Стройпрофиль. -№8(54). -2006. -С.53-57. –0,3 п.л./0,15 п.л.

5. Войлоков, И.А. Применение композитов на основе дисперсно-армиро- 21. Войлоков, И.А.Технико-экономическое обоснование применения ста ванных бетонов при устройстве полов в зданиях производственно – складского лефибробетона в конструкциях промышленных полов / И.А. Войлоков, А.М. Горб // назначения / И.А.Войлоков, А.М. Горб // Мир строительства и недвижимости. – Доклады 2-го международного симпозиума «Проблемы современного бетона №33. –2009. –С.27-33. и железобетона» / Минск, 2009. -С.187-199. –4 п.л./2 п.л.

6. Войлоков, И.А. Правильное проектирование как решение вопроса долго- 22. Войлоков, И.А. Влияние технологических факторов на качество покры вечности эксплуатации промышленных полов / И.А.Войлоков, А.М. Горб //Тех- тий полов из фибробетона /Л.М. Колчеданцев, И.А. Войлоков, А.М.Горб // Док нологии бетонов. – №6. –2009. –С.10-12. лады 67-й научной конференции СПбГАСУ. -2010. -С52-54. – 0,9 п.л./0,3 п.л.

7. Войлоков, И.А. Нормативное обеспечение внедрения сталефибробетона 23. Войлоков, И.А. Вопросы обеспечения долговечности и эксплуатацион в строительстве, часть 1 / И.А.Войлоков //Технологии бетонов. – №2. –2009. – С.8-9. ной надежности полов производственных зданий / И.А. Войлоков, А.М. Горб // 8. Войлоков, И.А. Нормативное обеспечение внедрения сталефибробетона Склад и техника. -№4. -2010. -С.38-43. –0,6 п.л./0,3 п.л.

в строительстве, часть 2 / И.А.Войлоков //Технологии бетонов. – №3. –2009.– С.32-34. 24. Войлоков, И.А. Вопросы повышения эксплуатационной надежности швов 9. Войлоков, И.А. Промышленные бетонные полы вопросы проектирования в бетонных полах промышленных зданий / И.А. Войлоков, А.М. Горб // Склад часть 2 / И.А.Войлоков, А.М. Горб //Стройпрофиль. -№4(74). -2009. -С.44-45. и техника. -№3. -2010. -С.40-43. –0,8 п.л./0,4 п.л.

10. Войлоков, И.А. Промышленные бетонные полы: вопросы проектирова- 25. Войлоков, И.А.Применение композитов на основе дисперсно армиро ния, часть 1 / И.А.Войлоков, А.М. Горб //Стройпрофиль. -№3(73). -2009. -С.36-37. – ванных бетонов при устройстве полов в зданиях производственно складского на 5 п.л /2,5 п.л. значения /И.А. Войлоков, А.М. Горб // Мир строительства и недвижимости. – 11. Войлоков, И.А. Армирование фиброй как средство улучшения коррози- №33. -2009. -С.27-33. –0,7 п.л./0,35 п.л.

онной стойкости бетона / И.А. Войлоков //Инфстрой. -№3(33). -2007. -С.42-44. 26. Войлоков, И.А. Разъяснения по вопросу сбора нагрузок и составления 12. Войлоков, И.А. Влияние типоразмера фиброармирующих волокон на технического задания на проектирование полов в складских помещениях, обору прочность сталефибробетона / И.А. Войлоков // Экспозиция. Бетоны и сухие дованных многоярусными сборными стеллажами / И.А. Войлоков, А.М. Горб // смеси. -№24/Б(44). -2007. -С.4- 6. Склад и техника. -№8. -2009. - С.40-42. –0,8 п.л./0,4 п.л.

13. Войлоков, И.А. Промышленные полы: виды и технологии / И.А. Войло ков //Стройпрофиль. - №7(61). -2007. - С.67-69.

14. Войлоков, И.А. Промышленные покрытия полов проблемы и их реше ние на рубеже веков / И.А. Войлоков //Стройпрофиль. -№2(64). -2008. -С.108-110.

20 Компьютерная верстка И. А. Яблоковой Подписано к печати 20.11.2012. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,4. Тир. 120 экз. Заказ 161.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.