Статьи

Прогнозирование долговечности сталефибробетонных пролетных строений и новый ГОСТ

Хотите получать свежие статьи на свою почту?

Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.

Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!

Журнал «ВесьБетон» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Особенности журнала ВесьБетон:

1. Публикуются статьи и книги о производстве и применении строительных материалов, добавок.
   
2. Тираж более 10 500 профессиональных строителей.
   
3. Подписаны только строители, технологи и производители, так как публикуется только профессиональная информация.
4. Выходит 2 раза в месяц.
5. Честный тираж! Журнал распространяется через независимый канал Subscribe.ru
6. Обсуждение статей на форумах

Представлена концепция применения сталефибробетона для ответственных конструкций мостов. Приведены результаты экспериментальных исследований и содержание нового ГОСТ 52751-2007и оценка эффективности его применения в мостостроении.

В мае 2004 г. ведущими транспортными научно-исследовательскими институтами ОАО «ЦНИИС», ФГУП «СоюздорНИИ», ОАО «Гипротрансмост» и ГП «ВНИИЖТ» была разработана «Программа внедрения в отечественном мостостроении сталефибробетона на основе фибры производства ЗАО "Курганстальмост"». Указанная программа согласована проектными институтами и транспортными управлениями: ФГУП «Союздорпроект», ГП «Гипротрансмост», ГП «Мостостройиндустрия», ГУП «Гормост». Программа включает в себя проведение научных исследований и разработку нормативных документов, способствующие внедрению прогрессивного композиционного материала и конструкций на основе сталефибробетона отечественного производства. Для успешной реализации программы в ЦНИИС разработана концепция оптимального исследования и применения сталефибробетона, предусматривающая следующее:

1. Увеличение сцепления фибры в бетономатрице, что успешно достигается модификацией полифункциональными добавками типа водоредуцирующей 1-й группы ЦМИД-4, полиамидной азотосодержащей смолой С-89 и др.

2. Активация воды затворения с добавками путем использования РПА-технологий.

3. Двух-трехстадийная технология приготовления СФБ.

4. Использование в расчетах СФБ-конструкций деформационной модели с учетом высоких деформаций СФБ на растяжение и сжатие (рис. 1–4).

Конструкции из модифицированного сталефибробетона (МФБ) обладают свойствами (табл. 1), позволяющими использовать их без традиционной оклеечной гидроизоляции: водонепроницаемость >W14, морозостойкость >F300 (в солях), высокая химическую стойкость против солей антиобледенителей, б?льшая трещиностойкость по сравнению с обычным бетоном В30–40 (прочность на сжатие выше в 1,6 раза, на растяжение – в 2,6–3,4 раза, адгезия – 5–6 МПа), ускоренный процесс нарастания прочности, а главное – возможность управлять процессом появления и развития трещин. Последнее свойство позволяет отказаться от традиционного ямочного ремонта проезжей части.

При устройстве проезжей части моста с использованием сталефибробетона можно уменьшить толщинуасфальтобетонного покрытия примерно в 2 раза (hп = 5–6 см) за счет увеличения ударной вязкости основания из СФБ и применения отечественного мастичного битумно-резинового композиционного материала «Битрэк» (ТУ 5718-001-58528024-04), обладающегоповышенной деформативностью. Такой асфальт в первом гидроизоляционном мастичном слое «Битрэк-И» повторяет деформации основания без разрушения.

На указанные выше отечественные материалы и конструкции разработан ГОСТ Р №52751-2007 «Плиты из сталефибробетона для пролетных строений мостов. Технические условия».

Стандарт распространяется на сталефибробетонные плиты для мостов под железную дорогу, с ездой на балласте и с безбалластным мостовым полотном (плиты БМП), а также плиты сталежелезобетонных пролетных строений мостов под автодорогу, позволяющие восстановить сборные изделия отечественного мостостроения благодаря применению новых материалов, технологий и методов расчета.

В частности, в стандарте разрешается использовать в расчетах по прочности нормальных сечений нелинейные деформационные модели бетона и арматуры. Это позволяет эффективно внедрять сталефибробетонные конструкции, имеющие повышенные растягивающие сопротивления и деформации растяжения, а значит, при расчете по прочности при изгибе и внецентренном сжатии конструкций можно учитывать растянутый бетон.

При использовании метода расчета элементов по нормальным сечениям на основе деформационной расчетной модели следует принимать во внимание не только условия равновесия внешних и внутренних сил в нормальном сечении, но и уравнения равновесия деформаций бетона и арматуры по высоте сечения. При этом используют диаграммы состояния сталефибробетона и арматуры s ® f(e), которые, в частности для конкретных классов бетона, получены экспериментально-теоретическим путем в ЦНИИС (рис. 1) [1, 2].

а

б

Рис. 1. Диаграммы деформирования модифицированного сталефибробетона класса В50: а – для фибробетона по I и II предельным состояниям; б – для бетона (затемненная зона) и фибробетона по II предельному состоянию

Применение указанных расчетов для реальных мостов со сталефибробетонными элементами решит проблему их трещиностойкости в условиях воздействия многократно-повторных нагрузок в сочетании с неблагоприятными климатическими факторами и агрессивными воздействиями антиобледенителей. При этом возможно обосновать снижение размеров конструктивных элементов и отказаться от традиционной оклеечной гидроизоляции при одновременном обеспечении нормативной надежности и долговечности мостовых сооружений. По данным научных разработок в США, Германии и других развитых странах, применение в проезжей части пролетных строений сталефибробетона с эффективными полифункциональными добавками позволит повысить сроки службы и межремонтные сроки элементов мостового полотна до нормативного уровня долговечности всего мостового сооружения [3]. Этим подтверждается перспективность применения композиционных материалов и технологий на основе сталефибробетона в отечественном мостостроении.

Экономические показатели предлагаемых решений помогут:

– ускорить процесс ввода в эксплуатацию моста не менее чем на 20 %, в основном за счет ускоренного набора прочности сталефибробетоном плиты и швов и отсутствия трудоемких работ по устройству оклеечной гидроизоляции;

– снизить расход материалов в плите проезжей части на ~20 % за счет уменьшения толщины плиты и асфальтового покрытия, отсутствия гидроизоляции;

– снизить трудозатраты на ~40 %, энергозатраты – на 20 %;

– повысить cроки службы и межремонтные сроки элементов мостового полотна не менее чем в 2,5–3 раза;

– снизить приведенные затраты на содержание мостового сооружения с учетом дисконтирования затрат и получать годовой экономический эффект в эксплуатационный период 100–150 тыс. руб. [5];

– обезопасить строительно-монтажные работы и предотвратить неблагоприятные температурно-усадочные процессы в бетоне при монолитном бетонировании, а также в процессе работы пролетного строения при ремонте в отдельных очередях под движением;

– отказаться, наконец, от «ямочного» ремонта проезжей части и улучшить плавность проезда транспортных средств, повысив тем самым безопасность движения по мосту.

Благодаря обоснованию эффективности применения новых материалов с позиции определения надежности и долговечности таких конструкций на основе разработанной с участием ЦНИИС методики [4], можно определять приоритет капитальных вложений в проектируемое сооружение и обосновывать расходы на содержание мостовых сооружений в эксплуатации.

Разработанный национальный стандарт устанавливает обязательные требования к использованию сталефибробетона в пролетных строениях мостов, что поспособствует восстановлению производства сборных конструкций мостов с повышенной грузоподъемностью, увеличенным сроком службы при обеспечении нормативной надежности в процессе строительства и эксплуатации мостов.

Еще статьи из этого раздела:

• Легок ли легкий бетон?
• Прогнозирование долговечности сталефибробетонных пролетных строений и новый ГОСТ
• Исследование кинетики структурообразования кремнебетона Методика проведения экспериментальных работ
• Проектирование составов малоцементных бетонов с золомикрокремнеземистым наполнителем
• Влияние некоторых рецептурно-технологических факторов на степень поврежденности структуры и свойства кремнебетона
• Малоцементные бетоны с золомикрокремнезёмистым наполнителем. Свойства бетонных смесей с золомикрокремнезёмистыми наполнителями
• Гипсобетон и его применение в строительстве