САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ВОЙЛОКОВ

Илья Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОЛОВ

ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СЛОЯ ИЗНОСА

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2007 2

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете.

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор ВАТИН Николай Иванович

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор – кандидат технических наук, доцент КУРЛАПОВ Дмитрий Валерьевич

Ведущая организация –

Защита диссертации состоится «….»………………..2007 г. в ……. часов на заседании диссертационного совета … в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, г. Санкт-Петербург, ….., ауд.

Автореферат разослан «…..»………………… 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук В автореферате пронумеровано … страницы.

I.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена необходимостью обоснования применения сталефибробетона для армирования слоев покрытий промышленных полов, взаимодействия и совместной работы слоев конструкции, разработки технологии и реконструкции их производства.

Актуальность разработки технологии подтверждается отсутствием модели, адекватной рассматриваемым инженерно-экономическим задачам.

Необходимость совершенствования технологии возведения и реконструкции покрытий промышленных полов с привлечением в строительство новых материалов для обеспечения на должном уровне конкурентоспособности России делает предлагаемую диссертационную работу весьма актуальной.

Цель работы. Разработка технологии возведения и реконструкции покрытий промышленных полов, рассчитанных на высокие нагрузки в процессе их эксплуатации, с устройством слоя износа из сталефибробетона и развитие научно-практических основ формирования структуры слоистых покрытий с необходимыми теоретическими обоснованиями.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- разработка модели работы покрытий при воздействии эксплуатационных нагрузок с учетом всего многообразия влияющих на этот процесс факторов включает целый комплекс задач;

- на основе предложенной модели покрытия обосновать целесообразность использования какого-либо одного направления совершенствования технологии производства реконструкции покрытий промышленных полов;

- выработка требований к покрытиям и технологиям их возведения обеспечивающим сокращение энергоресурсов, снижение материалоемкости и трудовых затрат, повышение физико-механических свойств бетона, упрощение производства работ при возведении покрытий;

- выработка рекомендаций по технологии производства и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона.

- разработка и практическое внедрение в строительство предлагаемой технологии производства и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона на объектах промышленного строительства с необходимыми теоретическими обоснованиями, проведением комплекса лабораторных и производственных экспериментов.

На защиту выносятся следующие результаты научных исследований разработок:

- теоретическое обоснование модели работы конструкции покрытия со слоем износа из сталефибробетона и совместной работы слоев в покрытии;

- составы сталефибробетона для производства слоя износа;

- технология производства и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона.

Предмет и границы исследования. Возведение и реконструкция покрытий полов с устройством слоя износа из сталефибробетона для объектов промышленной инфраструктуры.

Научная новизна работы:

- разработана математическая модель конструкции со слоем износа из сталефибробетона при совместной работе слоев в покрытии;

- предложено описание влияния структуры сталефибробетона на физико-механические характеристики верхнего слоя монолитных покрытий;

- разработан способ бетонирования покрытий промышленных полов (заявка на изобретение № …);

- установлена особенность взаимодействия бетонов и фибробетонов различных составов в слоистых конструкциях покрытий.

Достоверность результатов исследований подтверждается в процессе производства и реконструкции покрытий в реальных условиях на различных промышленных объектах, ведомых лично автором и Группой компаний «Строй Лайн». Достоверность также подтверждена проверкой выполненных работ и прочностных характеристик на этапе практического внедрения результатов исследований.

Теоретические и экспериментальные результаты получены с использованием проверенных и утвердившихся в практической деятельности Группы компаний «Строй Лайн» исследований технологии производства высокопрочных покрытий промышленных полов.

Практическая ценность работы. Результаты исследований позволяют научно и экономически обоснованно проектировать и выполнять технологический процесс производства слоев износа из сталефибробетона при возведении и реконструкции монолитных покрытий промышленных полов, при этом добиваясь высоких физико-механических характеристик при сокращении расхода арматурной стали, энергоемкости и себестоимости продукции.

Внедрение и реализация научных результатов диссертации осуществлены:

- при производстве покрытий промышленных полов на многочисленных объектах Группы компаний «Строй Лайн» в 2002…2006 годах;

- в составе дополнения к учебной программе по специальности ПГС Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Апробация и публикации работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на научно-практической конференции «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций» (ВИТУ, 16 апреля 2006г.), (ВИТУ, 15 апреля 2007г.); неоднократных постоянно действующих научных конференциях и семинарах в 2004…2006 г.г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Она содержит … страниц машинописного текста, … рисунка, … таблицы и список литературы из … наименований.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определена цель исследования и приведены основные положения, которые выносятся на защиту.

Важнейшей задачей развития обустройства предприятий страны является повышение технического уровня и эксплуатационного состояния покрытий промышленных полов.

По существующему анализу состояния и работы конструкций промышленных полов для успешного проведения реконструкции требуется внедрение новых строительных материалов и технологий.

Таким образом, при ограниченности имеющихся сил и средств, скоротечности изменений оперативных и других условий производству работ по реконструкции требуется разработка и внедрение новых способов строительства и реконструкции покрытий промышленных полов.

Подобная задача решается и в странах западной Европы, где проблема повышения качества покрытий промышленных полов стоит как одна из наиболее актуальных. Имеющиеся данные свидетельствуют, что специалисты работают над изысканием новых способов возведения. Особое внимание уделено поиску новых технологий, разработке материалов, отказу от чисто бетонных покрытий.

Одним из способов решения поставленных задач является возведение и реконструкции покрытий промышленных полов с нетрадиционными способами армирования. Применение таких технологий как нельзя лучше вписывается в Стратегию развития транспорта и социально-экономического развития регионов нашей страны, позволяет устранить отмеченные недостатки, но требует тщательной проработки и анализа.

В первой главе рассматривается анализ состояния рынка строительства и реконструкции покрытий промышленных полов, их конструктивные особенности и технологии возведения, цель и задачи исследования.

Работы по созданию дисперсно армированных бетонов и конструкций с их применением основываются в значительной мере на фундаментальных исследованиях, относящихся к технологии изготовления, теории расчёта и проектирования конструкций, в развитие которых большой вклад внесли отечественные учёные А.А. Гвоздев, Ю.М. Баженов, В.А. Байков, О.Я. Берг, В.М. Бондаренко, Ю.В. Зайцев, Б.А. Крылов, К.В. Михайлов, А.В. Носарев, В.Б. Ратинов, Б.Г. Скрамтаев, М.М. Холмянский, А.Е. Шейнин, Л.Г. Курбатов, Б.И. Петраков, В.И. Копытин, Т.К. Хайдуков и др.

Анализ причин разрушения покрытий связан с недостаточной прочностью несущего слоя на растяжение при изгибе и недолговечностью материала покрытия. Большинство покрытий не выдерживают нормативного срока эксплуатации: на них возникают трещины, выбоины, колея, выкрашивание и другие дефекты. Эксплуатировать такие покрытия становится небезопасно.

На первый план выходит задача производства высокопрочных покрытий для промышленных полов, обеспечивающих значительный период эксплуатации.

В связи с этим, ставится вопрос проработки научного обоснования применения фибробетона для производства покрытий промышленных полов, и в первую очередь обеспечения надежности и прочности верхнего слоя покрытия.

Широко развитая сеть транспортных сообщений в нашей стране ставит перед российскими инженерами-проектировщиками новые задачи по проектированию складских помещений, отвечающих современным требованиям. В отличие от зарубежных, наши российские инженеры-проектировщики не придерживаются шаблона в решении этих вопросов. Развитие строительной техники и промышленности строительных материалов дает исследователям широкие возможности идти по пути непрерывного улучшения технологий строительства.

Важной научной задачей являются сокращение трудозатрат на арматурные работы (35…38% общих трудозатрат) и создание новых высокопроизводительных ресурсосберегающих технологий с нетрадиционными способами армирования и увеличением износостойкости покрытия, а, следовательно и значительный период эксплуатации покрытий промышленных полов.

Одним из способов решения поставленной научной задачи является фибровое армирование покрытий, которое сводит двустадийный процесс производства к одностадийному, и сокращает расход арматурной стали на 20…80%.

Анализ большого количества отечественных и зарубежных данных по прочности сталефибробетона на растяжении позволяет сделать вывод о том, что дисперсное армирование стальными фибрами повышает прочность на растяжении в 2…2,5 раз.

Фибровое армирование покрытий стальными волокнами позволяет снизить их толщину на 30…50%, повысить на плиту нагрузку, при которой появляются трещины, уменьшить или исключить поперечное армирование.

Исследования по применению сталефибробетона в промышленном строительстве дают широкую почву для практических исследований фибробетонов, как нового класса строительных материалов.

На основании вышеизложенного были определены цель и задачи исследования.

Во второй главе изложены проведенные теоретические исследования технологии возведения и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона, которые основываются на обосновании модели работы слоистой конструкции покрытия при воздействии эксплуатационных нагрузок с учетом конструктивных особенностей, а также материаловедческое обоснование применения сталефибробетона в слое износа.

Принятое направление требует отработки и проведения комплекса исследований, основными и частными задачами которых являются определение оптимального состава сталефибробетонных смесей для производства слоя износа и определение оптимальной толщины покрытия в целом для обеспечения совместной работы слоев покрытия при большом сопротивлении растяжению при изгибе фибробетона верхнего слоя с повышенными прочностными характеристками.

Создание монолитной многослойной конструкции с заданными физико-механическими свойствами требует комплексного подхода в исследованиях, который состоит в установлении особенностей взаимодействия слоев, структурообразования бетона в различных условиях твердения, взаимосвязи между структурой бетона и физико-химическими процессами гидратации цемента и структурообразования цементного камня в сталефибробетоне.

Влияние вяжущего компонента на физико-механические свойства бетонов, применяющихся в покрытиях промышленных полов, экспериментально исследовано достаточно полно, стальная фибра, сталефибробетон и взаимодействие слоев различного назначения – в меньшей степени. По мере накопления результатов исследований устанавливались требования к составу бетонных и сталефибробетонных смесей при устройстве слоя износа.

Учитывая многообразие факторов, их взаимосвязь и многоплановость влияния на свойства покрытий промышленных полов, основное внимание в теоретических исследованиях уделялось решению задач повышения однородности бетонных и сталефибробетонных смесей, а также получение высоких физико-механических свойств слоя износа из сталефибробетона.

При исследовании материалов и составов фибробетонных смесей, конструктивных особенностей проектирования и технологии производства покрытий промышленных полов из них была принята предпосылка, что структура, плотность и физико-механические свойства самих покрытий закладываются в процессе проектирования составов сталефибробетонных и бетонных смесей, использования конструктивных и технологических свойств композитного материала.

Конструктивным решением промышленных полов со слоем износа является двухслойная плита с верхним слоем из сталефибробетона и нижним из обычного тяжелого бетона или железобетона, в зависимости от предназначения и выполняемых видов работ.

Непосредственно для исследований конструктивным решением являлась двухслойная плита со слоем из сталефибробетона 40 мм и нижней частью плиты толщиной 120 мм из обычного бетона. Состав сталефибробетона:

цемент марки 400 - 450 кг, песок с Мкр = 2,7 - 680 кг, щебень фракций до мм - 1157 кг, пластификатор МTC-1 (0,22%) 18,3 кг. Стальная фибра диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм изготавливалась из малоуглеродистой проволоки по ТУ 14-4-1093-80, процент армирования был равен 1% (80 кг/м3 бетона).

Трещиностойкось покрытий со слоем износа свидетельствуют о том, что нагрузка в момент образования трещин в 1,5…1,8 раз превосходит нагрузку, соответствующую пределу прочности при растяжений неармированного бетона (он совпадает с образованием трещины). Введение волокон в слой износа повышает момент появления первой трещины пи изгибе по сравнению с обычным бетоном до 150%. Это положение обосновывается тем, что при увеличений количества фибр на единицу площади расчетного сечения их сцепление возрастает, что и приводит к повышению уровня трещиностойкости бетона.

Применение слоя износа из сталефибробетона в конструкциях промышленных полов позволяет обеспечить повышение физико-механических свойств покрытий по сравнению с традиционными способами производства бетонных полов. А именно, прочность на растяжение при изгибе в 1,5 раза, а истираемость покрытий – в 1,2 раза. Значительно повышается ударная прочность – в 3…4 раза. Соответственно, можно говорить о повышении долговечности покрытий. Слой износа из сталефибробетона позволяет увеличить прочность на растяжение при изгибе до 7 МПа, понизить истираемость покрытий до 0,3 г/см2.

После оценки целесообразности использования в конструкции слоя износа из сталефибробетона надо ее запроектировать. Проектирование конструкции производится в соответствии с «временными техническими условиями», где приведены расчетные характеристики сталефибробетона при бетонной матрице классов В25, В30, ВЗ5, а также указан перечень необходимых нормативных и рекомендательных документов.

Теория работы покрытий при воздействии эксплуатационных нагрузок с учетом всего многообразия влияющих на этот процесс факторов включает целый комплекс задач. При расчетах толщины покрытий со слоем износа из сталефибробетона исходим из решений строительной механики для плит на упругих основаниях. Определение внутренних усилий в плитах на упругом основании сводим к нахождению функции эпюр реакции основания от заданной нагрузки. При этом допускаем, что осадка поверхности основания в точности совпадает с прогибами плиты под нагрузкой. Для плит это условие выражается общим дифференциальным уравнением где – прогиб плиты;

x, y – координаты серединной плоскости плиты;

P0(x, y) – функция нормальной реакции основания;

q0(x, y) – функция внешней нагрузки;

D – цилиндрическая жесткость плиты, D = Е b t 2 ;

Eb, – модуль упругости и коэффициент Пуассона материала плиты;

t – толщина плиты.

При проектировании покрытий учитываются воздействия расчетной нагрузки за весь период эксплуатации.

Упругое основание для покрытия при расчетах принимаем за однородное, которое характеризуется модулем упругости и коэффициентом Пуассона, а также толщиной (для полупространства h = ).

В качестве расчетной схемы принята модель, по которой на покрытие, со слоем из сталефибробетона (сверху) и слоя традиционного тяжелого бетона (снизу), воздействуют эксплуатационные нагрузки.

Напряженное состояние конструкции условиями определяем тремя компонентами x, z, x,z. Они удовлетворяют условиям равновесия Считаем, что в процессе деформации слои не отслаиваются друг от друга. В пределах каждого слоя модули упругости, плотность и толщина постоянны, но для различных слоев не одинаковы.

Для пластины используем уравнение движения где D1 – жесткость слоя специального назначения слоя из сталефибробетона;

Ebfb – модуль упругости сталефибробетона слоя износа;

P3 – сдвигающая нагрузка от сил торможения;

q1 – степень сцепления материалов слоев;

Fx – сопротивление качению колес и торможению;

Pk – колесная нагрузка;

– угол выноса колес опоры от вертикали;

L – площадь контакта колеса с покрытием.

Система дифференциальных уравнений конструкции по теории Кирхгофа-Лява примет вид где D1 – жесткость слоя износа из сталефибробетона;

D2 – жесткость слоя конструкции из традиционного тяжелого бетона;

1, 2 – прогибы, соответственно, верхнего слоя износа из сталефибробетона и слоя из традиционного бетона;

Теоретическое исследование математической модели и напряженнодеформированного состояния конструкции покрытия со слоем износа из сталефибробетона в зависимости от конструктивных особенностей слоев позволили получить картину поведения покрытий под воздействием нагрузки, выявить изменение таких физических величин, как прогибы и кривизны в плитах слоя износа и нижнего слоя.

Очевидно, что целесообразность применения сталефибробетона определяется экономией арматуры. Экономический эффект также достигается за счет других ее свойств: повышения трещиностойкости, ударостойкости, прочности, что в конечном итоге приведет к увеличение срока службы конструкции. Это в значительной степени окупит окупит расход самого металла.

В обосновании целесообразности использования сталефибробетона в конструкции промышленных полов основную роль играет имеющийся опыт Группы компаний «Строй Лайн», правильное понимание работы конструкции со слоем износа под нагрузкой и оценка новых свойств конструкции в целом.

Производство покрытий промышленных полов с применением слоя износа из сталефибробетона включает технологические процессы по приготовлению, транспортированию, укладке и распределению в покрытие бетонной и сталефибробетонной смесей, обработке смеси, уход за уложенным бетоном и выдерживанию до набора распалубочной прочности.

Каждый из указанных технологических процессов имеет свои особенности, которые влияют на качество покрытия.

Сталефибробетонные смеси отличаются от обычных бетонных смесей наличием в их составе стальной фибры и требуют в процессе приготовления смесей выполнение следующих условий:

- требуемое количество стальной фибры ;

- в ходе технологического процесса стальная фибра должна сохранять значительную часть своей прочности;

- фибры должны иметь хорошее сцепление с раствором и бетоном;

- равномерное распределение стальной фибры по всему объему матрицы, при этом они не должны непосредственно соприкасаться друг - стальная фибра должна иметь более высокий по сравнению с матрицей модуль упругости.

Выполнение перечисленных условий требует проведения различных по содержанию и сложности технологических мероприятий.

Назначение среднего уровня прочности сталефибробетона следует осуществлять в соответствии с требованиями ГОСТ 18105.1-80 с учетом коэффициента вариации прочности сталефибробетона и его требуемой прочности для действующего технологического комплекса и с учетом общего коэффициента вариации 16% для вновь вводимого технологического комплекса.

Расчет исходных ресурсов материалов для опытных замесов и их корректировку рекомендуется осуществлять в соответствии с общими принципами подбора состава бетона.

Важные значения имеют вопросы введения стальных фибр в бетонную смесь. Качественное получение фиброармированной бетонной смеси может быть достигнуто при условии обеспечения равномерной и постепенной подачи фибры в бетоносмеситель во время перемешивания в нем компонентов сталефибробетонной смеси.

Большое влияние на однородность смеси, и прочность бетона оказывает продолжительность перемешивания. При недостаточной продолжительности перемешивания бетона ухудшается однородность бетона и понижается его прочность. Увеличение времени перемешивания сверх оптимального (прочность бетона повышается, но крайне незначительно) отрицательно влияет на свойства сталефибробетона. Оптимальную продолжительность перемешивания можно установить только опытным путем.

Таким образом, в технологии производства слоистых покрытий наиболее важной задачей является достижение максимальной плотности укладки слоев и их прочная взаимосвязь. Для этого твердые составляющие заполнителей и стальной фибры в смеси должны быть без нарушения однородности смеси по объему конструкции, соответственно, длительное уплотнение приводит к нарушению однородности смеси по объему в результате расслоения.

Третья глава посвящена практическому внедрению, производственной проверке и технико - экономическому обоснованию предлагаемой технологии возведения и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона.

Расход материалов для составов слоев износа из сталефибробетона определялся из условия введения коэффициента фибрового армирования, водоцементного и песчано-цементного отношения из расчета по абсолютным объемам с учетом толщины растворной пленки.

Состав сталефибробетонной смеси должен обеспечивать требуемые физико-механические свойства, предъявляемые к покрытиям (прочность, износостойкость).

Для изготовления образцов исследовался бетон следующего состава (на 1 м3): Ц=430 кг, П=720 кг, Щ=1040 кг, пластифицирующая добавка – «Romex Flibmittel FM» – 1,72 кг (0,4% от Ц), фибра стальная «МIXARM».

Предполагалось получить бетон класса В35.

С целью проверки необходимого качества исходных материалов в процессе проведения лабораторного эксперимента проводили испытание плотного мелкого и крупного заполнителей.

В слоях износа необходима прочная взаимосвязь системы бетон – фибра, а в связи с тем, что внизу конструкции расположен слой тяжелого бетона, необходимо обеспечить плотную упаковку всей системы.

Образцы изготавливались: без фибры, с 1% фибры (40 кг/м3) и 2% фибры (80 кг/м3).

Образцы испытывались на испытательных машинах П250, П-50, Р-10.

Испытания проводились по ГОСТ 10180-90. В процессе испытания измерялись: продольные и поперечные деформации при сжатии призм, деформации растяжения восьмерок и деформации растяжения при изгибе. Деформации измерялись с помощью тензодатчиков с базой 100 мм. Нагрузка на образцы передавалась ступенями равными примерно 0,05…1,10 от разрушающей нагрузки.

С увеличением процента армирования модуль упругости фибробетона возрастает незначительно (по сравнению с бетоном). Продольные деформации образцов возрастают существенно, особенно при растяжении и растяжении при изгибе.

Результаты испытании бетонных и фибробетонных образцов с фиброй Прочность образцов при различных видах испытании роварастяжении при изгибе На основе проведенной проверки можно сделать следующие выводы:

Введение в бетон стальной фибры повышает его прочность: на сжатие до 26%, а на осевое растяжение – до 64%, на растяжение при изгибе – до 2, раза.

Модуль упругости сталефибробетона возрастает до 15…17%, в зависимости от % армирования.

Продольные деформации сталефибробетона также возрастают по сравнению с деформациями бетона: при сжатии до 28%, осевом растяжении до 2х раз и при растяжении при изгибе до 2,4 раз.

Полученные экспериментальные данные являются исходным материалом для назначения расчетных характеристик сталефибробетона, необходимых для проектирования конструкций.

Целью лабораторных экспериментов явилась проверка теоретических изысканий, направленных на изучение физико-механических свойств слоистых покрытий, оптимальный подбор и совместную работу слоя износа из сталефибробетона со слоем из тяжелого бетона, а также выбор оптимального состава сталефибробетона для проведения производственного эксперимента.

Определение физико-механических свойств образцов покрытий выполнялось в 28 суточном возрасте.

Обработка результатов испытаний проводилась на ПК, в результате чего получены уравнения регрессии для расчета физико-механических свойств образцов покрытий:

Rb = 50,12 - 13,71(Ms/Mc) + 14,73(Mw/Mc) - 0,42µf - 0,63(Ms/Mc)2 Mw/Mc)2 + 0,078µf2 + 19,52(Ms/Mc)(Mw/Mc) - 0,11µf(Ms/Mc) - 0,82µf(Ms/Mc), МПа ;

Rbtb = -16,7 + 0,31(Ms/Mc) + 92,81(Mw/Mc) - 0,087µf - 0,43(Ms/Mc)2 Mw/Mc)2 + 0,0057µf2 + 2,41(Ms/Mc)(Mw/Mc) - 0,006µf(Ms/Mc) - 0,23µf(Ms/Mc), МПа ;

И = -0,02 + 0,002(Ms/Mc) + 0,51(Mw/Mc) + 0,014µf + 0,031(Ms/Mc)2 Mw/Mc)2 - 0,0006µf2 - 0,17 (Ms/Mc)(Mw/Mc) + 0,0027µf(Ms/Mc) - 0,008µf(Ms/Mc), г/см2 ;

Средние коэффициенты вариации результатов лабораторных испытаний и рассчитанных по уравнениям регрессии соответственно составляют 5,2, 10,9 и 7,2%.

Анализ результатов испытаний и зависимостей свидетельствует о повышении физико-механических свойств покрытий с применением технологии устройства слоя износа из сталефибробетона по сравнению с обычным традиционным способом производства.

Прочность покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона на осевое сжатие с увеличением содержания фибры µf от 0 до 2% при Ms/Mc= 4…2 и Mw/Mc= 0,50…0,30 повышается на 10…30%, а при Ms/Mc= 4 и Mw/Mc= 0,30…0,50 - снижается на 30…40%. Наибольший прирост прочности обеспечивается с изменением Ms/Mc от 3 до 2, Mw/Mc от 0,4 до 0,30 и µа от 0,5 до 2%.

Прочность покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона на растяжение при изгибе с увеличением содержания фибры µf от 0 до 2% при Ms/Mc= 4…2 и Mw/Mc= 0,30…0,50 возрастает в 2…2,5 раза, достигая максимальных значений для любого Ms/Mc при µf =2% и Mw/Mc=0,4.

Истираемость покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона с увеличением содержания фибры µf от 1 до 2% при Ms/Mc= 3…2 и Mw/Mc= 0,50…0,30 повышается в 1,5…2 раза, а при µf от 0 до 1% - уменьшается в 1,5…2 раза. Максимальные значения истираемости покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона обеспечиваются при Ms/Mc= 2…1, Mw/Mc= 0,50…0,30 и Ms/Mc= 3, Mw/Mc= 0,50.

Прочность покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона на осевое сжатие и растяжение при изгибе с повышением содержания фибры µf от 0 до 2% возрастает за счет увеличения на единицу площади сечения количества фибры, препятствующей раскрытию трещин от воздействия нагрузки. Это также обеспечивает увеличение истираемости покрытий.

Повышению морозостойкости способствует увеличение плотности слоя износа из сталефибробетона за счет уменьшения пустотности смеси заполнителей и фибры при µf от 0 до 1%.

Наибольшее увеличение физико-механических свойств покрытий достигается при содержании фибры µf = 1%.

Прочность на осевое сжатие, Rb, МПа Прочность на растяжение при изгибе,Rbtb, МПа Истираемость И, г/см На основании изложенного установлен нижний и верхний пределы содержания фибры для слоя износа из сталефибробетона, 0,5%µf2%.

Четвертая глава посвящена производственной проверке на объектах, внедрению усовершенствованных промышленных полов и техникоэкономическому обоснованию предлагаемой технологии производства конструкций со слоями износа из сталефибробетона.

Подбор состава сталефибробетона для слоев износа производился по графическим зависимостям (см. рис. 1…3).

Применяемые составы бетонных смесей и расчетный состав сталефибробетонных смесей с фиброй «МIXARM» для производственных экспериментов при возведении покрытий промышленных полов № Наименование состава Внешний осмотр взятых проб показал высокую однородность стальнойной смеси.

Определение фактического содержания стальной фибры «МIXARM»

производилось путем размыва отобранных проб, их рассеивания, взвешивания и измерения геометрических размеров (табл. 3).

Результаты испытаний проб сталефибробетонной Параметры фибры «МIXARM»

Расчетное содержание в смеси Среднее фактическое содержание в пробе µf, % Результаты пробных замесов показали высокую однородность сталефибробетонной смеси, а средняя длина стальной фибры в смеси lf =54,2 мм обеспечивает армирующий эффект.

Устройство покрытий промышленных полов со слоем износа из сталефибробетона с фиброй «МIXARM» осуществлено при возведении покрытий на многочисленных объектах Группы компаний «Строй Лайн»:

- при замене покрытия площадью 2300 м2 помещения для хранения лодок г. Кириши под нагрузку от тяжелой строительной техники;

- при устройстве покрытия стоянок автобусов площадью 3000 м2 в г.

- при производстве покрытий пола холодильного цеха на участке площадью 600 м2 в г. Сасово.

Исходя из одинаковых требуемых физико-механических свойств покрытий, общая толщина покрытия составляла 240 мм, в т.ч. слой износа 150мм.

На всех объектах производственной проверки предлагаемой технологии для устройства слоев износа из сталефибробетона производились следующие технологические операции:

1. Приготовление сталефибробетонной и бетонной смесей.

2. Транспортирование сталефибробетонной и бетонной смесей на место устройства покрытия.

3. Установка направляющих на всю высоту бетонирования конструкции покрытия.

4. Послойная укладка соответственно бетонной и сталефибробетонной смесей по высоте неуплотненных слоев.

5. Одновременное уплотнение всех слоев покрытия.

6. Отделка поверхности покрытия двойным затирочным брусом и уход за бетоном путем обработки поверхности отвердительным составом.

7. Нарезка деформационных швов.

В качестве направляющих применялась стандартная опалубка высотой 240 мм. Распределение и разравнивание смесей осуществлялось вручную.

Уплотнение покрытия производилось виброрейкой (амплитуда колебаний А=0,50 мм, частота f=50 Гц, длина l=4,2 м), все слои уплотнялись одновременно. Уплотненное покрытие покрывалось составом, образующим защитную пленку на всей поверхности.

Определение технических характеристик виброоборудования, используемого в процессе производственных экспериментов, осуществлялось с использованием вибрографа ВР-1-А по ГОСТ 22261-76. Частота колебаний применяемых вибраторов соответствовала паспортным данным и составляла 50 Гц, средняя амплитуда колебаний – 0,38 мм, что составляет 75% от паспортных данных.

В процессе возведения покрытий изготавливались контрольные образцы и выдерживались в построечных условиях. Результаты испытаний контрольных образцов в 28 суточном возрасте в полной мере соответствуют результатам лабораторных исследований. Продолжительность виброуплотнения t слоев покрытий составила t = 2,5tq, с, где - коэффициент отклонения паспортных характеристик виброоборудования от фактических в производственных условиях где Ист – интенсивность уплотнения виброоборудования согласно паспортным техническим характеристикам, см2/с3;

Иф – интенсивность уплотнения виброоборудования в производственных условиях, см2/с3.

Оценка качества и испытания покрытий промышленных полов со слоем износа из сталефибробетона проводились по РТМ-17-03-2005.

В течение года эксплуатации покрытий отрыва слоев и образования трещин не наблюдалось. В процессе обследования были выбурены образцыкерны бетона для определения фактической толщины покрытия, прочностей на осевое сжатие и на растяжение при изгибе, и однородности бетона.

Внедрение предлагаемой технологии на опытных участках позволило:

- исключить расход арматурной стали;

- сократить энергозатраты на 8…10% и процесс формования на - снизить приведенные затраты на производство покрытий на - исключить вредные выбросы продуктов электросварочных работ в атмосферный воздух за счет полного сокращения арматурных работ.

III. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретическое обоснование модели работы конструкции покрытия и совместной работы слоев в покрытии.

2. Обоснования технических характеристик сталефибробетона, мелкого и крупного заполнителей для слоя износа.

3. Получение рациональных составов сталефибробетона для производства слоя износа.

4. Технология возведения и реконструкции покрытий промышленных полов с устройством слоя износа из сталефибробетона на основе нового способа.

Основные положения и полученные результаты диссертации опубликованы в следующих работах автора:

сборники тезисов и докладов на научно-практической конференции «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций»

(ВИТУ, 16 апреля 2006г.), (ВИТУ, 15 апреля 2007г.); неоднократных постоянно действующих научных конференциях и семинарах в 2004…2007 г.г.