Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования ІІ
1.1. Требования, предъявляемые к глинистым растворам а
1.2. Влияние технологии возведения "стены в грунте" на прочность бетона 16
1.3. Влияние технологии возведения "стены в грунте" на сцепление бетона с арматурой І8
1.4. Цели и задачи исследования 2.9
Глава II Разработка методики и оборудования для выполнения экспериментальных исследований 31
2.1. Обоснование методики и конструктивной схемы оборудования для исследования сцепления бетона с арматурой 31
2.2. Описание стенда для исследования сцепления бетона с арматурой 33
2.3. Описание методики проведения эксперимента и обработки полученных результатов 35
Глава III. Экспериментальные исследования влияния технологии устройства "стены в грунте" на сцепление бетона с арматурой 44
3.1. Факторы, влияющие на величину сцепления бетона с арматурой 4 4
3.2. Влияние времени нахождения арматуры в глинистом растворе на сцепление бетона с арматурой 45
3.3. Влияние скорости подъема бетонной смеси на сцепление бетона с арматурой 51
3.4. Проведение 4-х факторного эксперимента с использованием бентонита и арматуры периодического профиля 6/)
3.5. Проведение 4-х факторного эксперимента с использованием местной глины и арматуры периодического профиля 67
3.6. Проведение 4-х факторного эксперимента с использованием бентонита и гладкой арматуры &2
3.7. Проведение 4-х факторного эксперимента с использованием местной глины и гладкой арматуры 92
Глава ІV. Экспериментальные исследования по подбору тех нологических приемов, повышащих сцепление бе тона с арматурой 1D2
4.1. Влияние предварительного смачивания водой арматуры и барботажа на сцепление бетона с арматурой І02
4.2. Влияние электроосмоса на сцепление бетона с арматурой
4.3. Определение оптимальных параметров тока для электроосмоса при производстве работ {22
Глава V. Проведение натурных испытаний и внедрение результатов исследований і 29
5.1. Влияние глубины траншеи и радиуса бетонирования на величину сцепления бетона с арматурой 129
5.2. Влияние электроосмоса на величину сцепления бетона с арматурой в натурных условиях 432
5.3. Экономическая эффективность от внедрения работы і33
Общие выводы
Список использованной литературы
- Влияние технологии возведения "стены в грунте" на прочность бетона
- Описание стенда для исследования сцепления бетона с арматурой
- Влияние скорости подъема бетонной смеси на сцепление бетона с арматурой
- Влияние электроосмоса на сцепление бетона с арматурой
Введение к работе
Задачи, поставленные ХХУІ съездом КПСС перед советскими строителями, неразрывно связаны с дальнейшим совершенствованием технологии строительных работ. В XI пятилетке намечается первоочередное развитие исследований, открывающих принципиально новые пути для преобразования производительных сил и создания техники будущего. Значительно растут объемы и темпы строительства. Капитальные вложения в народное хозяйство увеличились на 12-15%, Одной из важных задач XI пятилетки является бережливое использование материальных ресурсов. Намечается обеспечить в 1985 году по сравнению с 1980 годом экономию в строительстве проката черных металлов на 7-9%, цемента - на 5-7% [56].
В последние годы в Советском Союзе и за рубежом возведение подземных сооружений промышленного, коммунального и транспортного строительства приобретает все большее значение и масштабы. В связи с этим разработке способов возведения подземных сооружений уделяется особое внимание. Строительство таких сооружений на глубину 20-30 м и ниже, при высоком уровне грунтовых вод является сложной инженерной задачей и требует выполнения специальных,весьма дорогостоящих мероприятий, в частности, устройства водопони-жения, шпунтовых стенок, искусственного закрепления грунтов и т.д. Одним из путей рационального решения поставленной задачи является совершенствование технологии и организации строительства заглубленных сооружений и, в частности, применения способа "стена в грунте".
Сущность этого способа заключается в следующем. Стенки разбиваются на участки, а каждый из них - на отдельные секции длиной около 5-6 м. Для выполнения земляных и бетонных работ подбирают соответствующий комплект машин (рис.В.1). Как правило, работы выполняются сначала на нечетных, а затем на четных . секциях. Траншею разрабатывают под защитой глинистого раствора,затем опускают межсекционные разделители, арматурный каркас и производят укладку бетонной смеси способом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы). Аналогичные работы выполняют на четных секциях. Так образуется сплошная подпорная стенка из монолитного железобетона без разработки грунта в котлованах с откосами. Устойчивость вертикальных плоскостей траншеи обеспечивается глинистым раствором. Приготовление его производится на стройках из готовых сухих глинистых порошков или комовой глины с применением глиномешалок. Обычно раствор находится в циркуляции, г.е.откачивается из траншеи насосами или эрлифтами во время укладки бетона, а после очистки снова поступает в секции при разработке грунта.
Для соединения секций между собой на их границе устанавливают инвентарные металлические трубы. Недостаток этого способа состоит в том, что груба жестко зажимается между бетоном и грунтом. К тому же более позднее извлечение грубы приводит к появлению значительных сил трения вследствие сцепления затвердевшего бетона с поверхностью трубы, а более раннее - к разрушению кромок поверхности в незатвердевшем бетоне. Эти недостатки устраняются с применением неизвлекаемых железобетонных перемычек.
Качество возводимых железобетонных стен во многом зависит от точности выполнения земляных работ. Поскольку вертикальные стенки секций являются своеобразной опалубкой для укладываемого бетона, то они воспроизводят все имеющиеся в них неровности.Поэтому вопросу разработки грунта уделяют большое внимание как у нас, гак и за рубежом.
Способ "стена в грунте" применяется при строительстве подземных сооружений более 20 лег. Большие масштабы его внедрения нашли применение в зарубежной практике строительства. Например, по данным фирмы "Поклен" (Франция) к 1975 году было построено подземных сооружений с общим количеством стен более 12 миллионов м [92]. Ежегодные объемы строительства подземных сооружений составляют: в Японии - 1,2 млн.м стен [137] , в США - 668 тыс.м [123], в Чехословакии - 150 тыс.м2 [132]. Основные технико-экономические показатели по возведению заглубленных сооружений в особо стесненных условиях города и при наличии сложных гидрогеологических условий поставили этот способ вне конкуренции по сравнению с другими способами. Имеющиеся для различных объектов смет-но-финансовые расчеты показали, что применение взамен опускных колодцев подземных сооружений с прямолинейными стенами, возводимых по способу "стена в грунте", позволяет снизить стоимость в 1,3-2 раза, трудозатраты - в 2-3 раза, расход стали - в 1,3-1,9 раза, цемента - в 1,2-2,4 раза, срок строительства в 1,5-2 раза [27,58,60,135]. В условиях сложившихся городов, когда необходимо построить сооружение вблизи существующих капитальных зданий, способ "стена в грунте" является незаменимым [125,130,140] . Широкое применение он находит и при строительстве промышленных предприятий [19,31,34,36,91] .
В Советском Союзе также из года в год увеличивается объем сооружений, возводимых способом "стена в грунте" [26,106,115,117). Так, например, Минпромсгроем УССР за 10 лет (с 1968 по 1978 гг.) о построено 88,2 тыс.м стен различного назначения. Экономический эффект от внедрения способа составил 1,2 млн.рублей.
Инициатива развития способа "стена в грунте" в отечественной практике строительства принадлежит ряду организаций Минмонтаж-спецстроя СССР (ВНИИГС, ГПИ Фундаментпроект, тресты Гидроспец-фундаментсгрой и Промбурвод), Госстроя СССР (НИИ оснований и под земных сооружений), Минэнерго СССР (Гидпроект им. С.Я.Іука, Киевский ПКО Гидропроект, трест Гидроспецсгрой), Госстроя УССР (НИИ строительного производства) и других ведомств.
К первым сооружениям, построенным в СССР этим способом, относятся противофильтрациоиные завесы длиной 9,47 км, глубиной 8-35 м Чурубай-Нуринского гидроузла [l5,III] и колодец диаметром 6 м, глубиной 9,6 м для насосной станции в Ленинграде [59]. Достигнутые результаты послужили основанием для дальнейших исследований и реализации способа "стена в грунте" в строительстве.
В последнее время Главмосинжстроем начато освоение подземного пространства г.Москвы с возведением заглубленных сооружений способом "стена в грунте". Примером может служить строительство 8-этажного гаража, впервые осуществленного в Советском Союзе.
Несмотря на широкое и быстрое внедрение в практику строительства подземных сооружений, возводимых способом "стена в грунте", при котором применяются тиксотропные растворы,влияние многих технологических факторов на свойства материала конструкций изучено недостаточно. Существующие методы производства работ имеют специфические особенности:
- способы укладки и уплотнения бетонной смеси не позволяют получить достаточно качественного сцепления бетона с арматурой;
- примесь глинистого раствора приводит к понижению прочностных и деформативных свойств бетона и железобетона.
В настоящее время фактические свойства конструкций, возводимых способом "стена в грунте", не учитываются действующими нормативными документами.
В связи с вышеуказанным возникает необходимость изучения
-влияния тиксотропних растворов на величину сцепления бетона о арматурой и разработки технологических приемов по ее повышению. Целями диссертационной работы являются:
1. Изучение влияния на сцепление бетона с арматурой основных технологических факторов:
- скорости подъема бетонной смеси в траншее;
• - времени нахождения армокаркаса в глинистом растворе;
- вязкости глинистого раствора и водоцеменгного отношения бетонной смеси?
2. Выявление величины изменения силы сцепления бетона с арматурой по глубине и ширине секции, бетонируемой способом ВПТ под глинисты м раствором;
3. Нахождение оптимального решения, позволяющего повысить интенсивность бетонирования с учетом величины заглубления ВПТ в бетонную смесь и площади бетонируемой секции.
4. Разработка технологических способов, снижающих отрицательное влияние глинистого раствора: предварительное смачивание водой арматуры, барботаж и электроосмос.
5. Определение рациональных технологических режимов применения электроосмоса: параметров тока, оптимального расстояния между электродами, времени электроосмоса; обоснование рационального комплекта оборудования для производства работ.
6. Разработка рекомендаций по устройству "монолитной стены в грунте" с применением технологических способов, снижающих отрицательное влияние глинистого раствора.
Автор защищает:
Результаты экспериментально-теоретических исследований влияния нижеперечисленных технологических факторов на силу сцепления бетона с арматурой:
- скорость подъема бетонной смеси в траншее;
- время нахождения арматуры в глинистом растворе;
- глубина бетонирования;
- расстояние между бетонолитной трубой и арматурой;
- вязкость глинистого раствора;
- вид арматуры (гладкая и периодического профиля). Технологические режимы при выполнении производства работ с
применением барботажа и электроосмоса при устройстве "монолитной стены в грунте".
Рекомендации по уменьшению отрицательного влияния глинистого раствора на бетонируемые конструкции за счет применения разработанных технологических способов.
Научную новизну работы составляют:
- метод экспериментального моделирования процесса бетонирования способом ВПТ;
- метод определения силы сцепления бетона с вертикальной арматурой в секции "стена в грунте";
- результаты экспериментально-теоретических исследований по количественной оценке влияния рассмотренных технологических факторов на силу сцепления бетона с арматурой;
- результаты экспериментально-теоретических исследований по технологии укладки бетонной смеси с применением предварительного смачивания арматуры водой, барботажа и электроосмоса.
Практическое значение работы состоит в том, что: разработаны технологические способы, позволяющие в производственных условиях снизить отрицательное воздействие глинистого раствора на силу сцепления бетона с арматурой;
построены графики для определения оптимальных условий бетонирования при различных сочетаниях технологических факторов;
- получены изолинии для определения времени подключения
отрицательного потенциала к армокаркасу при производстве работ с учетом напряжения, подаваемого на электроды и расстояния между ними, вязкости глинистого раствора и времени нахождения в нем арматуры;
Разработаны рекомендации по технологии устройства "стены в грунте", использование которых в практике строительства приводит к снижению стоимости возводимого сооружения, уменьшению расхода арматуры, сокращению продолжительности строительства.
Результаты исследований были использованы при строительстве заглубленного сооружения административного здания НИИОСП Госстроя СССР, возводимого способом "стена в грунте" (работы выполнялись Гидроспецстроем). Применение результатов диссертационной работы позволило снизить стоимость I it- "стены в грунте" на 2,73 руб., расход металла до 15 кг на І м стены, трудоемкость на 0,31 чел.час и сократить продолжительность укладки I м3 бетонной смеси в 2 раза (по акту внедрения).
По результатам выполненных исследований опубликовано б работ общим объемом 14 печатных страниц.
Промежуточные результаты докладывались и одобрены на ХХХУШ и XXXIX научно-технических конференциях МУ1СИ им. В.Б.Куйбышева в 1979 и 1980 гг.
Диссертация состоит из введения,пяти глав,выводов и списка литературы и изложена на 145 страницах машинописного текста, в том числе содержит 38 таблиц, 41 рисунок.
Работа выполнялась на кафедре "Технологии строительного производства" МИСИ им.В.Б.Куйбышева под научным руководством кандидата технических наук,профессора Ерошевского М.И. и научного консультанта доктора технических наук,профессора Смородинова М.И.
Влияние технологии возведения "стены в грунте" на прочность бетона
Технология бетонирования "стены в грунте" полностью аналогична укладке бетона под воду [84]. Погружение бетонной смеси в траншею, заполненную глинистым раствором, осуществляют с помощью ВПТ. В процессе подачи смесь сохраняет подвижность и является малосвязной средой с большим расплывом. Поэтому она растекается от бетонолигной трубы по всей площади поперечного сечения секции.
Многие авторы [35,62,63] считают, что бетонная смесь в процессе бетонирования не смешивается с глинистым раствором,а прочность бетона не понижается. Но практика показала, что на поверхности контакта растекающейся бетонной смеси с глинистым раствором происходит их частичное перемешивание и некоторое количество глинистых частиц может остаться в бетонной смеси. Это подтверждают исследования Тер-Галустова С.А. [94-], которым были проведены первые опыты в лабораторных условия.х.
Опыты показали, что потери твердых глинистых частиц составляют 0,8-1,4% по отношению к весу получившихся образцов. Наименьшей прочностью обладали образцы, расположенные либо в верхних слоях, либо в местах, наиболее удаленных от бетонолитной трубы.
Прочность бетона на сжатие составляла в среднем #а= 12-20 МПа, что,в среднем, на 41% ниже прочности эталонных образцов. Эти данные нельзя перенести на натурную конструкцию, так как они получены на малых моделях и не раскрывают качественную и количественную картину прочности бетона в секции "стены в грунте".
Некоторые сведения об отрицательном влиянии примеси глинистого раствора на прочность бетона имеются и у других исследователей [29,67,105]. В НИЙЖБ в 1976-1979 гг. были впервые проведены специальные исследования с целью проверки и количественной оценки влияния примеси раствора на прочность бетона [4-І,71).
На первом этапе изучали прочность бетона, в котором раствор в качестве примеси равномерно распределен по всему объему. Количество примеси составляло 1,2,4,6,8 и 10% массы бетонной смеси. По результатам вероятностно-статистической обработки данных сделан вывод, что прочность бетона в 28-суточном возрасте, по сравнению с эталонной,уменьшается (от совместного влияния повышенного В/Ц и примеси глинистых частиц) соответственно на 24, 31,52,63,70 и 74%, что удовлетворительно аппроксимируется зависимостью: Rp/K0= 0,9927-0,1203 (р ) + 0,00549 (р2) , (1.2) где ftp - прочность бетона с примесью; Л0 - марочная прочность бетона (без примеси); р - количество примеси глинистого раствора, %.
На втором этапе бетонировали модель секции "стены в грунте" с применением ВПТ.
Отмечается, что прочность бетона в модели секции "стены в грунте" при бетонировании насухо не превышает прочности эталонных кубов и в среднем составляет 0,85 Я0 , что подтверждает величину коэффициента mt? - 0,85, предусмотренного СНиП П-2І-75 для конструкций, у которых толщина слоя при бетонировании превышает 1,5 м.
При бетонировании под глинистым раствором прочность бетона в среднем по секции составляет около 75% эталонной, причем наи большее снижение наблюдается при максимальном удалении от бето-нолигной трубы,
В нижнем углу секции средняя прочность бетона менее 0,4 Я0 Это также свидетельствует о наличии примеси глинистого раствора в бетоне» При выдержке глинистого раствора в опалубке до укладки бетонной смеси от 3 до 7 суток прочность бетона дополнительно снижается на 5-10%.
Опытные данные сопоставлены с натурными испытаниями прочности бетона в стене толщиной 60 см, причем получена достаточно близкая сходимость результатов [II].
В настоящее время СНиП П-2І-75 и СНиП Ш-І5-76 предусматривают введение коэффициентов, учитывающих снижение прочности монолитного бетона стены в грунте соответственно на 15% и 10%. Рекомендации [73] предусматривают дополнительный коэффициент,учитывающий снижение прочности бетона на 30% при бетонировании под слоем глинистого раствора.
Изложенные выше предложения и рекомендации об учете влияния примеси глинистого раствора на прочность бетона будут приняты к сведению при обработке наших экспериментальных данных о сцеплении арматуры с бетоном.
Описание стенда для исследования сцепления бетона с арматурой
Для изучения сцепления бетона с арматурой наиболее простыми и распространенными являются призматические или цилиндрические образцы, в которых сцепление арматуры определяется при ее выдергивании [4,5,53] или продавливании [51]. Такое напряженное состояние в бетоне встречается в натуре редко, однако испытания этих образцов позволяют решить ряд весьма важных задач, и их результаты, при определенных условиях могут быть использованы на практике.
Обычно применяются образцы, показанные на рис. 2.1,а,в которых арматура выдергивается из призмы, опертых торцом. При этом силы сцепления вызывают продольное сжатие бетона и растяжение его в поперечном направлении.
Продавливание арматуры в призмах рис.2.1,б для определения сцепления не характеризует условий анкеровки арматуры в обычных конструкциях, однако условия передачи напряжений от арматуры к бетону в данном случае более близки к условию передачи усилий от арматуры на бетон в предварительно напряженных конструкциях.
Следует отметить, что методика, о которой говорилось выше, для исследования сцепления бетона с арматурой при возведении конструкций способом "стена в грунте", неприемлема, так как здесь не моделируется укладка бетона методом ВПТ, как это имеет место в натурных условиях.
В связи с трудностью моделирования способа "стена в грунте"-многие авторы в своих исследованиях применяли полунатурные образцы. Так в опытах Брускова И.В. [4-і], сцепление бетона с арматурой изучалось на конструкциях, забетонированных по методу ВПТ в опалубке с размерами 0,2x2,7x3,2 м., в опытах исследователя из ГДР Eizzotb [146,14-7] - 0,4x0,5x2,3 м, а итальянской фирмой "Родио" балки (0,4x0,44x5 м) бетонировались в грунте в условиях, аналогичных условиям бетонирования стенок в грунте. Результаты, полученные в таких условиях, дают хорошую качественную картину сцепления бетона с арматурой при бетонировании под слоем глинистого раствора, но из-за большой трудоемкости и материалоемкости исследователями было проведено ограниченное количество экспериментов, не дающих возможность сделать количественную оценку. Поэтому необходимо было создание новой методики проведения эксперимента, дающей возможность более простого, но в то же время и правильного моделирования технологии возведения конструкций способом "стена в грунте", позволившей провести достаточное количество экспериментов для качественной и количественной оценки основных факторов (в их совокупности), влияющих на сцепление бетона с арматурой.
Для этого необходим стенд, моделирующий бетонирование конструкций методом ВПТ, т.е. подъем бетонной смеси снизу вверх с вытеснением глинистого раствора из формы, где находится арматура.
Описание стенда для исследования сцепления бетона с арматурой Стенд (рис.2.2) для исследования сцепления бетона с арматурой в лабораторных условиях состоит из фиксатора для арматуры 2, зажимов 3, съемной металлической формы 4 с выдвижным дном 5, болтов 6, стола 7, цилиндра 8, поршня 9 и нажимного винта 10,
Работает стенд следующим образом. Цилиндр (8) диаметром 150 мм и высотой 270 мм заполняется литой бетонной смесью. В цилиндре в нижнем крайнем положении находится поршень (9),подъем которого осуществляется нажимным винтом (10). Арматурные стержни (I) предварительно выдерживаются в глинистом растворе в форме (4) с выдвижным дном (5). Стержни закрепляются в строго вертикальном положении в фиксаторах для арматуры (2) с помощью зажимов (3). Цилиндр крепится снизу к столу (7) на болтах (б), а форма устанавливается сверху над цилиндром. После удаления задвижки дна с помощью поршня осуществляется подъем бетонной смеси от отметки А до отметки Б. При этом происходит постепенное обволакивание стержня бетоном с вытеснением глинистого раствора из формы.
Достоинством этого стенда является то, что за счет быстрого или медленного вращения ручки нажимного винта можно изменять скорость подъема бетонной смеси (интенсивность бетонирования) во время обтекания арматурного стержня, что впервые применено в экспериментальных исследованиях,
Влияние скорости подъема бетонной смеси на сцепление бетона с арматурой
По данным наблюдений, проведенных на ряде строительных объектов г.Москвы, было установлено, что максимальное заглубление низа трубы в бетонную смесь достигало 12 м. Зависимость максимальной величины заглубления в бетонную смесь низа бетонолитной трубы h0 от ее длины И из условия истекания бетонной смеси показана на рис. 3.4. На основе этого графика можно ориентировочно установить, на какую высоту можно укладывать бетонную смесь без подъема трубы. Эти же данные могут быть использованы для определения оптимальной длины звеньев ВПТ, чтобы уменьшить трудозатраты за счет снижения количества стыковых соединений.
Также на основе хрономегражных наблюдений установлен следующий факт. В начальный момент, когда в траншее находится только глинистый раствор, бетонная смесь легко его вытесняет и продолжительность укладки I м3 бетона незначительна. Но по мере бетонирования бетонная смесь все выше поднимается над устьем ВПТ, что затрудняет выход бетона и увеличивает время укладки I м3 бетонной смеси (рис.3.5). Из графика на рис. 3.5 видно, что с увеличением ho от 0 до 11,5 м время укладки I м3 бетонной смеси увеличивается с 0,66 до 3,3 мин, т.е. в 5 раз. Это объясняется тем, что движение бетонной смеси в трубе происходит под воздействием собственного веса. Поступление бетона в траншею возможно до тех пор, пока давление столба бетонной смеси, находящегося в трубе высотой И , не уравновесится силами тре ния бетонной смеси о стенки бетонолитной трубы (внутри и снаружи ее), весом уложенного бетона высотой h0 и весом глинистого раствора, расположенного над ним, высотой Да (формула 3.1): Pvrs-ht + M-rr.A-hi-lpZ+g) (з.і) где Р - давление столба бетонной смеси, МПа; ft и fr.p - удельные веса бетона и глинистого раствора, т/м3; ht - высота подъема воронки над уровнем раствора в траншее, м; hz - высота глинистого раствора над уровнем уложенной бетонной смеси, м; РЦКР СИЛЫ ярения бетонной смеси о стенки бетонолитной грубы внутри и снаружи ее, МПа. С увеличением ho продвижение бетонной смеси замедляется, а с наступлением равновесия между указанными силами вообще прекращается. Есть основания полагать, что по достижении некоторой величины h0 бетонная смесь при выходе из бетонолитной трубы не сразу растекается на всю площадь захватки, а ее подъем происходит вдоль наружной стороны трубы в некоем цилиндре.
Как показала практика строительства величина заглубления ВПТ в бетонную смесь колеблется в широких пределах и фактически не контролируется при производстве работ. Б то же время уменьшение заглубления повышает интенсивность бетонирования,от которой зависит скорость подъема бетонной смеси в траншее. До настоящего времени не исследовано влияние скорости подъема бетонной смеси на эффект снятия глинистой пленки с арматуры.Для того, чтобы дать количественную оценку влияния величины заглубления ВПТ на скорость подъема бетонной смеси в траншее, были проведены хронометражные наблюдения на ряде строительных объектов г.Москвы,
Установлено, что скорость подъема бетонной смеси ( V ) в траншее зависит не только от величины заглубления ВПТ в бетон ihff) (рис,3.6,а), но и от площади бетонируемой секции ( S ) (рис, 3.6,6). При уменьшении ( h0 ) с 11,5 до 1,0 м, скорость(V) увеличивается в 6 раз, а при изменении ( S ) с 3,6 м до 1,8 м2 (У) увеличивается в 2 раза.
Анализ графиков показывает, что ( V ) изменяется от 1,4 до 36 м/ч,_ Поэтому для экспериментальных исследований сцепления бетона с арматурой принимали следующие значения скорости подъема бетонной смеси: 1,4; 6; 12; 18; 24; 30 и 36 м/ч. Бетонирование образцов и их испытание проводилось по методике, описанной в главе П.
Во время экспериментов применялись глинистые растворы № I и № 6, Результаты экспериментов занесены в табл,3.3, а на их основе построен график зависимости сцепления бетона с арматурой () от скорости подъема бетонной смеси ( V ) (рис. 3,7)._
Из графика на рис, 3,7 видно, что с увеличением (V) от 1,4 м/ч до 36 м/ч сила сцепления ( Т ) увеличивается на 31$. Это объясняется тем, что при большей скорости движения бетонной смеси происходит лучшее снятие глинистой пленки с арматуры. Поэтому для увеличения сцепления бетона с арматурой и уменьшения трудоемкости укладки бетонной смеси необходимо стремиться к минимальному заглублению бегонолитной трубы. Одним из обязательных условий технологии при бетонировании по способу ВПТ является заглубление низа грубы в бетонную смесь не менее I м.
Влияние электроосмоса на сцепление бетона с арматурой
Так как при бетонировании под слоем глинистого раствора сцепление бетона с арматурой уменьшается и для того, чтобы сохранить прочностные и деформативные свойства конструкции без изменения, необходимо увеличить процент армирования или значительно повысить марку бетона, что экономически нецелесообразно. Поэтому необходимо разработать такие технологические способы, которые позволили бы повысить сцепление бетона с арматурой.
Первые попытки в этом направлении были сделаны Государственным энергетическим управлением Франции [82], Французские специалисты пытались жквидировать отрицательное влияние глинистого раствора путем покрытия арматуры смазкой, препятствующей налипанию на нее глинистых частиц. Экспериментальные данные показали, что такой метод не только не повышает сцепление, а наоборот, уменьшает его в 2-3 раза у арматуры периодического профиля и в 3,5-6 раз у гладкой арматуры.
Одним из наиболее экономичных и простых способов повышения сцепления является предварительное смачивание водой стержней перед опусканием арматурного каркаса в траншею с глинистым раствором. В проводимом эксперименте были использованы шесть арматурных стержней периодического профиля - три сухих и три,предварительно смоченных, которые погружали в бентонитовый раствор № I (табл. 1,2) с плотностью 1,06 г/см3 и вязкостью 27 с. Было установлено, что с увеличением времени нахождения в бентонитовом растворе толщина глинистой пленки на стержнях формируется по-различному.
Более интенсивно и с большей толщиной глинистая пленка образуется на арматуре, которая была опущена в раствор в сухом виде. С увеличением времени нахождения стержней в растворе от 2 часов до 2 суток толщина глинистой пленки увеличилась до 3-5 мм на сухих стержнях и до I мм на стержнях, предварительно смоченных водой. Объясняется это тем, что на поверхности арматурных стержней образуется водяная пленка, препятствующая налипанию глинистых частиц.
Исследование влияния предварительного смачивания водой на величину сцепления бетона с арматурой проводилось по методике, описанной в главе П. Экспериментальные данные занесены в табл. 4.1, а на их основе построены графики (рис.4.1). Анализ результатов показывает, что предварительное смачивание водой арматурных стержней перед опусканием их в глинистый раствор повысило сцепление бетона с арматурой на 15%. Эффект этот возрастает с увеличением времени нахождения арматуры в растворе. Так, при нахождении каркаса в растворе от б до 12 часов сцепление у смоченных водой стержней выше на 31-32%, чем у сухих. С дальнейшим увеличением времени эта разница начинает уменьшаться и доходит до минимума. Технологическая схема возведения "стены в грунте" с предварительным смачиванием армокаркаса водой показана на рис. 4.2.
С увеличением времени нахождения раствора в траншее происходит постепенное оседание более тяжелых частиц на дно и в нижние слои, а плотность раствора в верхних слоях значительно уменьшается. Это может привести (при высоком уровне грунтовых вод) к обрушению стенок траншеи. Поэтому в настоящее время на многих стройках г.Москвы при длительном разрыве во времени между разработкой грунта в траншее и бетонированием, а также перед его началом делают барботаж (подают на дно траншеи по трубе воздух под давлением). За счет подъема пузырьков воздуха происходит хорошее и интенсивное перемешивание раствора, а также разрушение глинистой пленки, образовавшейся на арматурном каркасе. Но на какую величину барботаж повысит силу сцепления бетона с арматурой ответить трудно, так как до настоящего времени по данному вопросу еще не проводились экспериментальные исследования.
Поэтому дальнейшие эксперименты автора были направлены на изучение этого вопроса. Исследования проводились по методике,описанной в главе П. В опытах применялся бентонитовый раствор № I (табл.1.2) с плотностью 1,06 г/см3 и вязкостью 27 с.Воздух под давлением 0,42-0,43 МПа подавался от компрессора по шлангам в зону укладки бетонной смеси на протяжении полного заполнения формы бетоном. Экспериментальные данные занесены в табл. 4,2.
