Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обобщение и анализ результатов исследований покрытий промышленных полов, способов их устройства и конструкционных материалов 12
1.1. Обзор состояния покрытий промышленных полов и способов их устройства 12
1.2. Конструктивные и технологические особенности устройства покрытий промышленных полов 18
1.3. Сопоставительный анализ применения дисперсно армированных бетонов при устройстве покрытий и сталефибробетона . 24
1.4. Цели и задачи исследования новой технологии устройства промышленных полов со слоем износа 32
Выводы 33
ГЛАВА 2. Исследование технологических характеристик сталефибробетонных смесей и предпосылки работы слоя износа покрытий промышленных полов 35
2.1. Требуемые технологические параметры сталефибробетонных смесей для слоя износа 35
2.2. Теоретическое обоснование работы двухслойных покрытий при воздействии эксплуатационных нагрузок
2.3. Исследование технологических характеристик сталефибробетонных смесей в слое износа 52
2.4. Определение влияния технологических характеристик сталефибробетонной смеси на процессы устройства покрытия со слоем износа 58
Выводы 61
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования технологических параметров устройства слоя износа и проверка его прочностных характеристик
3.1. Методика планирования и проведения лабораторных экспериментов 63
3.2. Исследование физико-механических свойств покрытий со слоем износа из сталефибробетона 71
3.3. Исследование влияния послойной укладки слоев конструкции на свойства покрытия 84
Выводы 95
ГЛАВА 4. Разработка и внедрение технологии устройства промышленных полов со слоем износа из сталефибробетона на объектах строительства 96
4.1. Исходные данные и методика проведения производственных экспериментов 96
4.2. Экспериментальная проверка качества сталефибробетон ной смеси для слоя износа на объектах строительства 99
4.3. Апробация технологии устройства покрытий со слоем износа из сталефибробетона в производственных условиях 101
4.4. Основные положения технологии устройства покрытий со слоем износа из сталефибробетона 105
4.5. Технико-экономическая эффективность технологии устройства покрытий со слоем износа из сталефибробетона 116
Выводы 119
Заключение 120
Список литературы
- Сопоставительный анализ применения дисперсно армированных бетонов при устройстве покрытий и сталефибробетона
- Исследование технологических характеристик сталефибробетонных смесей в слое износа
- Исследование физико-механических свойств покрытий со слоем износа из сталефибробетона
- Апробация технологии устройства покрытий со слоем износа из сталефибробетона в производственных условиях
Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы наблюдается увеличение объемов возведения объектов промышленного строительства с большими площадями производства покрытий. Поиск новых технологий бетонирования покрытий направлен на сокращение продолжительности, трудоемкости и стоимости работ, на повышение качества и надежности верхних слоев покрытий.
На современном этапе развития строительного производства применяются традиционные технологии устройства покрытий промышленных полов из бетона и железобетона. Однако все чаще оказывается, что в своем традиционном исполнении они не вполне удовлетворяют современным тенденциям развития технологических решений возведения объектов промышленного строительства. Поэтому внимание специалистов обращается на возможность использования технологий с применением современных строительных материалов, в частности сталефибробетона. Применение дисперсного армирования позволяет получать эффективно армированные и надежные конструкции покрытий. При этом именно развитие технологий устройства покрытий промышленных полов со слоем износа является той областью, в которой достоинства сталефибробетона (высокие прочностные характеристики, трещиностойкость, износостойкость и др.) могут быть реализованы с наибольшей эффективностью. Однако массовое применение таких технологий требует дальнейшего изучения взаимодействия слоистых покрытий, исследования свойств фибробетонных смесей, приготовленных в построечных условиях, разработки технологических операций при устройстве покрытий и эксплуатационной надежности покрытий полов для современных промышленных зданий и сооружений.
Наиболее перспективными по признакам надежности и долговечности являются двухслойные полы промышленных зданий, в том числе со слоем износа из фибробетона. Каждый из слоев пола отличается по функциональному назначению и материалу. При этом от эксплуатационных нагрузок существующие полы работают по двухслойной схеме, а применяемая технология их устройства достаточно многодельна, трудоемка и занимает много времени, так как каждый слой устраивается раздельно.
Теоретическими основами работы стали труды отечественных ученых в области изучения сталефибробетона и технологий с его применением, представленных в работах Ю.М. Баженова, В.М. Бондаренко, Ю.В. Зайцева, В.И. Копыти-на, Л.Г. Курбатова, Д.В. Курлапова, Б.А. Крылова, И.А. Лобанова, К.В. Михайлова, 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 технологических параметров и режимов устройства двухслойных полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона, которая обеспечивает совместную работу слоя износа и монолитной плиты по однослойной схеме, снижение трудоемкости и повышение их эксплуатационных качеств.
В соответствии с поставленной целью были определены и решены следующие научные задачи исследования:
выполнен анализ литературы, обобщены производственные методы устройства полов промышленных зданий, обоснованы целесообразность использования фибробетона в качестве слоя износа и обоснована гипотеза о необходимости разработки технологии, которая бы позволила из двух слоев пола, различных по материалу и функциональному назначению, получить однослойную конструкцию пола по схеме работы от эксплуатационных нагрузок;
разработана расчетная модель работы пола со слоем износа из фибробетона, с использованием положений строительной механики, расчетным путем показана целесообразность совместности работы слоя износа из фибробетона и монолитной железобетонной плиты как однослойной конструкции;
исследованы свойства фибробетонной смеси, бетонная матрица которой по составу исходных компонентов соответствует составу компонентов бетонной смеси, используемой для устройства монолитной железобетонной (бетонной плиты), являющейся несущей конструкцией пола;
исследованы физико-механические свойства пола со слоем износа из фибробетона, включая прочностные характеристики, истираемость, сцепление слоев;
разработаны технологические параметры и режимы устройства полов промышленных зданий со слоем износа из фибробетона, которые позволяют получить двухслойную конструкцию пола, работающую от эксплуатационных нагрузок по однослойной схеме.
Объект исследования - технология устройства двухслойных полов со слоем износа из сталефибробетона.
Предмет исследования - технологические параметры отдельных операций и процесса в целом, применяемые при возведении полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона.
Границами исследования являются технологические решения устройства полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона, которые позволяют получить двухслойную конструкцию пола, работающую от эксплуатационных нагрузок по однослойной схеме, без исследования технологии устройства основания и других вспомогательных работ, которые выполняются известными способами.
Методика исследования: технико-экономический системный анализ существующих технологических решений, патентный поиск, сравнительное вариантное технологическое проектирование, лабораторные и натурные эксперименты, теоретическое моделирование, исследование технологических параметров процессов устройства полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона.
Научная новизна работы выражается в следующих научных результатах:
1 .Установлено, что по признакам надежности и долговечности наиболее перспективными являются двухслойные полы промышленных зданий, в том числе со слоем износа из сталефибробетона.
2.Разработана новая расчетная модель работы пола со слоем износа. Выполнены расчеты конструктивных параметров двухслойных полов для двух случаев их работы от эксплуатационных нагрузок. Показано, что на устройство пола, рассчитанного по однослойной схеме работы, требуется меньше материалов (стали на 10-20 %, бетона на 15-20 %) по сравнению с полом, работающим по двухслойной схеме.
3.Экспериментально доказано, что фибробетонная смесь со стальной фиброй, состав компонентов бетонной матрицы которой аналогичен составу бетонной смеси монолитной плиты пола, и которая приготовлена в построечных условиях, удовлетворяет требованиям удобоукладываемости (осадка конуса 5-7 см). Обоснованы оптимальные режимы укладки и уплотнения бетона монолитной плиты и фибробетонного слоя износа.
4.Экспериментально доказано, что физико-механические свойства пола со слоем износа из сталефибробетона, выполненного по совмещенной технологии укладки бетона в монолитную плиту и укладки фибробетонной смеси, обладают лучшими показателями по сравнению с показателями железобетонного пола, устраиваемого по традиционной технологии. В частности: прочность при сжатии повышается на 10-15 %, прочность на растяжение при изгибе увеличивается на 35-50 %, истираемость уменьшается на 15-25 %. Доказано, что прочность на сдвиг слоев износа и бетона монолитной плиты составляет 2,5-3 МПа, что обеспечивает их работу по однослойной схеме. Выведены уравнения регрессии.
5.Разработаны оптимальные схемы производства работ по устройству полов промышленных зданий по совмещенной технологии бетонирования монолитной плиты и слоя износа (заявка на изобретение № 2011100271 от 11.01.2011). В производственных условиях проведены мониторинговые наблюдения, показывающие сокращение времени устройства 100 м2 пола на 5-10 % по сравнению с традиционной технологией.
Практическая значимость работы состоит в:
разработке новой технологии, позволяющей сократить сроки и трудоемкость устройства полов промышленных зданий при одновременном сокращении расхода бетона и арматуры и улучшении эксплуатационных качеств пола;
обосновании рационального состава фибробетонной смеси, получаемой в построечных условиях, бетонная составляющая которой аналогична составу бетонной смеси, используемой для бетонирования монолитной плиты пола;
разработке технологического регламента на устройство пола по одностадийной технологии с двумя «ерошенными» слоями (фибробетонного слоя износа и слоя монолитной железобетонной плиты);
разработке типовой технологической карты;
внедрении технологии с обоснованной технико-экономической эффективностью ее применения;
доказано, что применение новой технологии позволяет: на 5-10 % сократить время устройства полов промышленных зданий; на 10-20 % уменьшить расход арматуры и на 15-20% бетона при повышении качества полов.
Достоверность результатов исследований обеспечена необходимым объемом экспериментальных исследований, выполненных современными методами на поверенном оборудовании; сходимостью результатов лабораторных исследований с результатами испытаний образцов, отобранных из тела пола, выполненного по предлагаемой автором технологии. Для обработки данных и оформления материалов диссертации использовалось современное программное обеспечение: Micro soft Word, MicrosoftExcel, AutoCad 2007, SCAD.
Внедрение и реализация научных результатов диссертации осуществлены в 2002-2011 годах при устройстве покрытий промышленных полов на ряде объектов, в частности склад компании «Дикси» на Митрофаньевском шоссе в СПб (12000 м2), завод «ЯРОВИТМоторс» в СПб (6000 м2), завод Пеноплэкс в Киришах (7000 м2), Сасовский завод дорожных машин (6570 м2) в г. Сасово.
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на постоянно действующей научной конференции «Технологии быстровозводимых сооружений в индустриальном и жилищном строительстве. Пути развития в современных условиях» (СПбГПУ, 2007); на ежегодной научно-практической конференции «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций» (ВИТУ, 2006-2011), на международном семинаре «Современные методы армирования» (СПбГПУ, 2007); на IV международном конгрессе по строительству IBS в СПб (2012).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 39 работ, из них 4 в журналах, входящих в перечень ВАК. Подана заявка на изобретение №2011100271 от 11.01.2011 г
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка литературы из 158 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и приложений, содержит 24 рисунка и 23 таблицы.
Сопоставительный анализ применения дисперсно армированных бетонов при устройстве покрытий и сталефибробетона
В настоящее время общепризнанно, что, несмотря на технические и экономические преимущества бетона, а также инновации и научный прогресс в изучении микроструктуры бетона, разрушение бетона стало основной глобальной проблемой. Его недостаточная долговечность повсеместно является предметом постоянных исследований. Эти недостатки присущи всем известным и применяющимся способам устройства покрытий промышленных полов.
В этой ситуации чрезвычайно возрастает роль научных разработок. Большой вклад в развитие науки в области бетона и железобетона, технологии производства, теории расчета и проектирования внесли И.И. Александрии, С.С. Атаев, Н.Ф. Афанасьев, И.Н. Ахвердов, В.Ф. Бабков, Ю.М. Баженов, Н.Ф. Башлыков, В.М. Васильев, Н.Б. Васильев, Г.И. Глушков, А.И. Калаев, Л.М. Колчеданцев, А.Г. Комар, В.А. Кульчицкий, В.А. Макагонов, М.Н. Мальков, И.А. Медников, Е.П. Миклашевский, А.Т. Оболдуев, Б.И. Петраков, П.В. Проценко, В.Н. Сизов, Г.Н. Ставров, А.Н. Чернов, А.М Шейнин, В.П. Хибухин и др. [3,6,8,9,11,68,70,87,123].
Необходимость совершенствования технологии возведения и реконструкции покрытий промышленных полов с привлечением в строительство новых материалов для обеспечения на должном уровне конкурентоспособности России делает настоящие исследования весьма актуальными.
Реалии нынешней экономики России, назревшая необходимость укрепления экономической независимости позволяют прогнозировать существенные изменения в инвестиционной политике государства. Предполагается значительное увеличение объемов финансовых вложений, в том числе в промышленное строительство. Проведенный анализ покрытий полов объектов промышленной инфраструктуры показал следующее: - состояние покрытий не отвечает современным требованиям безопасности эксплуатации; - большинство покрытий построено в 1960-80-х годах, поэтому капитальные покрытия более чем на половине реконструируемых предприятий исчерпали срок службы и не приспособлены для тяжелых условий эксплуатации [38,39].
Анализ состояния рынка устройства покрытий промышленных полов показал, что на период конца XX века в России практически не возводились бетонные покрытия с применением дисперсно-армированных слоистых конструкций. На данном этапе ситуация во многом была обусловлена отсутствием современной бетоноукладочной техники и технологий, позволяющих возводить и реставрировать бетонные покрытия с высоким качеством и в короткие сроки. Современный пол - это высокотехнологичный, достаточно дорогостоящий продукт, так как от его качества зависит 80% эксплуатационных затрат на здания.
Причины разрушения покрытий связаны 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.
Принятые меры, направленные на интенсификацию строительной отрасли, дают все основания полагать, что уже в ближайшие годы произойдет заметный количественный и качественный сдвиг в сторону повышения технического уровня строительства из монолитного бетона.
Среди зарубежных технологий производства высококачественных бетонных покрытий выделяется технология шведской компании "Tremix". Технология "Tremix" основана на вакуумной обработке бетона. Процесс обезвоживания бетонной смеси с помощью вакуума был изобретен в 1935 году американцем шведского происхождения К.Р. Билнером в Иельском университете, где ранее профессор Абраме обнаружил и объяснил прямую зависимость между прочностью бетона и соотношением вода - цемент в бетонной смеси. В начале сороковых годов этот метод был использован при строительстве сооружений военного назначения. Метод вакуумирования объединен в одну технологическую цепочку с установкой рельс-форм, оставляемых в покрытии, с процессами виброобработки бетонных смесей поверхностными вибраторами и с механизированной обработкой бетонных поверхностей.
При предъявлении особых требований к твердости и износостойкости поверхности в технологический процесс (между операциями разравнивания и заглаживания) включают метод покрытия специальным гранулированным материалом Topping Т6000, создающим надежный износостойкий слой толщиной в несколько миллиметров. Основу Topping Т6000 составляет промытая крошка кварца, одного из самых твердых материалов, чем и объясняется чрезвычайно высокая сопротивляемость износу - величина абразивного износа составляет всего 0,04 мм при 1600 оборотах испытательного колеса.
Применение данной технологии в России требует существенных затрат, так как за рубежом для устройства покрытий используют высокопроизводительные машины. Опыт их применения нашел свое место при устройстве прочных покрытий и в России. Явным их недостатком является высокая стоимость импортных комплектов машин, требуется научная проработка опыта использования данной техники и разработка новых отечественных комплектов, не уступающих зарубежным аналогам.
Исследование технологических характеристик сталефибробетонных смесей в слое износа
Упрочнение бетона матрицы фибровой арматурой, повышение ее прочности на растяжение позволяют сократить, а в некоторых случаях даже исключить традиционные способы армирования изделий каркасами и сетками. Увеличение сопротивления напряжению при дисперсном армировании происходит потому, что до того момента, пока фибры в месте прохождения трещины будут выдернуты или разрушены, они воспринимают растягивающие напряжения.
Характерно, что с увеличением прочности испытываемых балок возрастает момент образования трещин, уменьшается прогиб, однако разрушающий момент растет мало. Так, при увеличении прочности бетона в 2,2 раза разрушающий момент возрастает только в 1,5 раза.
Дисперсное армирование существенно повышает ударную прочность покрытия со слоем износа из сталефибробетона. Ударная вязкость сталефиб-робетона оказалась выше неармированного бетона более чем в 10 раз. Установлено также, что повышение ударной вязкости находится в прямо пропорциональной зависимости от процентного содержания фибр.
Покрытие с верхним слоем из сталефибробетона обладает более высоким уровнем трещинообразования и ударной прочности чем чисто железобетонное в результате более равномерного распределения энергии ударных воздействий, что связывается с особенностями структуры фибробетона.
Введение фибровой арматуры повышает морозостойкость бетона. Если количественно такое повышение оценивать с точки зрения потери прочности, то при изгибе для дисперсно-армированного бетона с объемом 1,5% морозостойкость была выше обычного в 1,8-2 раза. Если же исходить из общепринятого представления, т.е. их увеличения числа циклов при потере прочности на сжатие на 15%, то в данных экспериментах сталефибробетон превосходит обычный бетон по морозостойкости в несколько раз.
Применение сталефибробетона в слое износа покрытия повышает его сопротивление истиранию. С увеличением объемного процента армирования эффект сопротивления истиранию возрастает на 30...45% по сравнению с не-армированным бетоном.
Применение слоя износа из сталефибробетона в конструкциях промышленных полов позволяет обеспечить повышение физико-механических свойств покрытий по сравнению с традиционными способами производства бетонных полов [63], 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/см .
Исключение появления трещин в слое износа покрытия промышленных полов приобретает особое значение, поскольку оно непосредственно связано с улучшением работы всей несущей конструкции.
Трещиностойкось покрытий со слоем износа свидетельствуют о том, что нагрузка в момент образования трещин в 1,5-1,8 раза превосходит нагрузку, соответствующую пределу прочности при растяжений неармирован-ного 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 трещино-стойкости бетона.
Обобщение экспериментальных данных по появлению трещин в конструкции предлагаемого пола позволяет сделать вывод о том, что она увеличивается по сравнению с неармированным бетоном до 1,5-2 раз.
Задача прогнозирования свойств бетона может быть существенно упрощена при применении "закона створа" для определения экспериментальных значений их характеристик. В многокритериальных задачах, когда координаты оптимумов не совпадают, для прогноза свойств возможно использо 58
пользование компромиссных решений. При этом компромиссная область устанавливается путём изопараметрического анализа по двух или трехфак-торным расчётным диаграммам [123].
На сегодняшний день многие задачи прогнозирования, для которых аналитические методы не разработаны или оказались непригодны, решаются численными методами на основе экспериментально-статистических моделей. В литературе [7,77,97...99] встречаются противоречивые мнения о влиянии различных характеристик заполнителя и стальной фибры на физико-механические свойства сталефибробетона и, как следствие этого, отсутствие общепринятых критериев оценки влияния заполнителя и стальной фибры на структуру и свойства слоя износа из сталефибробетона.
Переменный состав и качество материалов сталефибробетонной смеси являются дополнительными факторами, которые совместно с технологическими факторами определяют конечные свойства слоя износа из сталефибробетона.
В связи с этим ставится вопрос проработки научного обоснования применения сталефибробетона для производства покрытий промышленных полов, и в первую очередь обеспечения надежности и прочности верхнего слоя покрытия - слоя износа.
Исследование физико-механических свойств покрытий со слоем износа из сталефибробетона
Послойная укладка смесей различных составов с вибрированием каждого слоя приводит к образованию рабочих швов, между которыми практически полностью отсутствует сцепление. Обеспечение равнопрочного шва возможно в случае предварительного рыхления или подгрунтовки поверхности нижележащего уплотненного слоя.
Исследованиями, проведенными Конрит Инжиниринг, установлено, что требуемая прочность сцепления слоев может быть достигнута только при условии подгрунтовки поверхности нижележащего уплотненного слоя тонким слоем цементного теста, цементно-песчаного или полимер-песчаного раствора жидкой консистенции.
Учитывая существенное удорожание и усложнение технологии при применении эпоксидных композиций [74], приходим к выводу, что вибрирование слоистых конструкций с применением слоя износа из сталефибробетона должно быть совместным для всего покрытия в целом. Причем для обеспечения равнопрочного шва слоистой конструкции принято, что время между укладкой каждого слоя должно быть минимальным и находиться в пределах времени гидратации цемента и при этом необходимо применять поверхностное вибрирование. Использование глубинных вибраторов нарушает расчетные слои конструкции и способствует образованию цементных пробок в теле сталефибробетона, не армированных фиброй. Для покрытий с применением слоя износа из сталефибробетона наиболее целесообразно использовать смеси с маркой по удобоукладываемости Ж1 (жесткость tq— 5... 10 с) по ГОСТ 10181.1-81. При использовании виброплощадок с амплитудой колебаний А = 0,3...0,5 мм, частотой колебаний/=50...75 Гц и интенсивностью вибрации И = 280...310 см"/с средняя фактическая степень совместного уплотнения смесей при изготовлении контрольных образцов для исследования физико-механических свойств составила купл = 0,985.
Условия для работы оборудования при производстве работ по выполнению исследований приведены в табл. 3.6. Условия для работы оборудования при производстве работ: температура воздуха - 20+ 10 ОС; относительная влажность воздуха - 60± 20%; напряжение питающей сети переменного тока - 220В; частота питающей сети - 50± 1Гц.
Время уплотнения образцов длилось до появления цементного молока и прекращения выделения пузырьков воздуха. Жесткость сталефибробетонной смеси и ее марка по удобоукладываемости определялись по ГОСТ 10181.1-81. Продолжительность виброобработки измерялась при помощи секундомера с точностью до 1 с в серии из 6 образцов. Исследования выявили, что существует прямая зависимость продолжительности виброобработки сталефибробетонной смеси от ее жесткости. Соотношение между указанными параметрами находится в пределах t / tq = 2,5. На основании полученных экспериментальных данных уточнена формула, которая для определения времени виброобработки сталефибробетонной смеси имеет вид t = 2,5 tq, с.
Образцы изготавливались по разработанной методике проведения исследований в соответствии с планом проведения лабораторного эксперимента. Каждая серия образцов изготавливалась по трехстадийному циклу.
Первая стадия изготовления образцов заключалась в следующем. Приготовлялась бетонная смесь с характеристиками, соответствующими бетону класса В35 по ГОСТ 25192-82, СНиП 2.03.1-84, Ст СЭВ 1406-78, проводились испытания проб бетонной смеси для получения состава бетона с жесткостью 4-6 с.
На второй стадии приготовлялась сталефибробетонная смесь с заданными характеристиками. Третья стадия включала в себя послойную укладку слоев в формы по толщине каждого конструктивного слоя и совместное вибрирование. Смодулированная толщина конструктивных слоев (слоя износа из сталефибробето-на и слоя из тяжелого бетона) определялась расчетом. Формы закреплялись на виброплощадке 435 А (рис. 3.11). Рис. 3.11. Закрепление форм на виброплощадке 435 А
Бетонную смесь приготовляли вручную. В соответствии с ГОСТ 6139-78 песок в количестве 680±1 г, щебень фракций до 10 мм - 1160±5 и 450±1г цемента перемешивались в сферической чаше в течение 1 минуты. Затем в смесь вливалось 180±0,5 г воды затворения. Спустя 30 с компоненты интенсивно перемешивались в течение 5 мин.
Приготовление сталефибробетонных смесей выполнялось в бетоносмесителе принудительного действия с горизонтальным расположением вала СО-46 (рис. 3.12) с емкостью загрузки 160 л, по двухстадийной технологии [38], которая предусматривает следующую последовательность технологических операций. В бетоносмесительную установку загружали заполнители и фибру и производилось их сухое перемешивание в течение 90 с. Затем без остановки работы бетоносмесителя дозировали портландцемент, воду затворения и осуществляли мокрое перемешивание компонентов смеси в течение 120 с. Стальная фибра в процессе перемещения распределялась в межзерновом пространстве заполнителей, которое характеризовалось начальной пус-тотностью.
Приготовленную сталефибробетонную смесь выгружали из бетоносмесителя и послойно, согласно плану эксперимента, укладывали в металлические формы, которые закреплялись на виброплощадке (рис. 3.13). Формы предварительно смазывали изнутри машинным маслом слоем около 0,5 мм. В течение первых 30 вибрации все гнезда форм равномерно заполнялись раствором (рис. 3.14). Для полного заполнения формы общее время вибрации составило 1,5 мин. Избыток раствора удалялся протертым влажной тканью ножом под небольшим углом к поверхности и заглаживался с легким нажимом. Рис.3.13. Послойная укладка слоев в металлические формы
Требуемая степень уплотнения покрытий со слоем износа из сталефибро-бетона обеспечивается при использовании виброплощадок с амплитудой колебаний А = 0,3...0,5 мм и частотой f = 75...50 Гц, продолжительность уплотнения t зависит от жесткости сталефибробетонной смеси tq и составляет t = 2,5 tq. Одной из предпосылок для проведения экспериментальных исследований слоя износа из сталефибробетона промышленных покрытий явилась концепция о трех возможных моделях разрушения слоистых материалов (рис. 3.15). Согласно данной теории, под действием внешних нагрузок в слоистой конструкции может произойти отрыв, поперечный или продольный сдвиг слоев [117].
Существующие методы испытания материалов на сдвигоустойчивость слоев не в полной мере позволяют определить характер взаимодействия слоев под действием горизонтальных нагрузок, возникающих при торможении колес. Это объясняется тем, что под действием нагрузок от торможения колес может наступить потеря устойчивости и разрушение верхнего слоя до момента возникновения сдвига между слоями [82].
Апробация технологии устройства покрытий со слоем износа из сталефибробетона в производственных условиях
Бетонная смесь укладывается в подготовленную карту и уплотняется глубинными вибраторами или виброрейкой. В дальнейшем производится выравнивание поверхности уложенного бетона правилами и контрольными рейками до достижения необходимого показателя ровности. Для уменьшения испарения влаги с поверхности бетона при неблагоприятных условиях (сквозняки, работа в отапливаемых помещениях в холодное время года, высокая температура и низкая влажность окружающей среды) рекомендуется нанесение различного рода силеров. Укладка бетона на основной несущий арматура армированный слой может осуществляться при помощи бетононасосов и миксеров с ленточным транспортером или гидролотком.
В случае изготовления слоя износа из сталефибробетона используется либо транспортер, либо гидролоток, так как при высоком содержании фибры может возникнуть затруднение в передвижении бетонной смеси по бетоно 114 водам, что может привести к нежелательным последствиям таким как расслоение бетонной смеси.
Изготовление и бетонирование полосами наиболее целесообразно в случае комбинированной плиты. Так как позволяет задать общий уровень пола и покрытия, а уже изготовленные участки плиты пола могут служить основанием для передвижения техники и автобетоносмесителей.
Установка опалубки (направляющих) На объектах с большими площадями устройство железобетонного основания пола ведут двумя способами: - «картами» - прямоугольниками определенного размера. Размер карты выбирают исходя из возможной производительности - площади пола, укладываемой за рабочую смену. - «полосами» - бетонными лентами определенной длины. Длина полосы выбирается исходя из технологического оснащения производителя и геометрических параметров укладываемой поверхности.
По периметру карты и полосы устанавливают опалубку (направляющие). Линия опалубки, по возможности, должна совпадать с рисунком деформационных швов, так как в большинстве случаев это место стыка уже схватившегося и свежеуложенного бетона. От качества установки направляющих напрямую зависит ровность бетонных полов. Для выставления направляющих необходимо применять оптические нивелиры. Устройство осадочных (изолирующих) швов Осадочными швами разделяют элементы сооружений, воспринимающие различные по величине и характеру приложения нагрузки: несущие конструкции здания и фундаменты под оборудование от примыкающих к ним полов, и предотвращают образование трещин от неравномерности осадок плиты пола и других частей здания (сооружения). Для этого в местах примыкания торцевых поверхностей бетонируемой плиты к существующим колоннам, стенам и сооружениям необходимо выполнить изолирующую прослойку из листового вспененного полиэтилена.
После предварительного набора бетоном необходимой прочности производят его затирку бетоноотделочной машиной с диском для удаления подсохшей корочки цементного молока и выдавливания воды на поверхность.
Бетон, примыкающий к конструкциям, колоннам, дверным проемам и стенам, должен быть обработан в первую очередь, так как в этих местах он набирает прочность быстрее, чем на остальной площади. В местах недоступных для машинной обработки бетон затирают вручную.
Для обеспечения требуемого качества покрытий при производстве работ, а также сокращения сроков выдерживания покрытий необходимо использовать оттаявшие и подогретые заполнители и воду для достижения температуры сталефибробетонной смеси не ниже +15С.
При выдерживании покрытий в условиях отрицательных температур рекомендуется учитывать прирост прочности сталефибробетона, которые следует уточнять, в зависимости от массивности конструкции, проектной марки бетона, температурных условий среды и др.
При уходе за слоем износа из сталефибробетона в период жаркой сухой погоды необходимо особое внимание уделять предотвращению его обезвоживания, что обусловлено развитием начальной и последующей усадки сталефибробетона и замедлением гидратации вяжущего.
Уход за слоем из сталефибробетона должен осуществляться путем нанесения на поверхность изделий немедленно после укладки бетона и отделки его поверхности влагонепроницаемыми и влагоемкими покрытиями или пленкообразующими составами.
В целях более равномерного испарения влаги из бетона, ослабления возникающих при этом напряжений и уменьшения опасности растрескивания сталефибробетона после достижения им критической или распалубочной прочности рекомендуется в жаркую сухую погоду дополнительно выдерживать конструкцию под покрытием без увлажнения в течение 2-3 сут.
Уход за верхним слоем из сталефибробетона следует осуществлять до момента приобретения бетоном прочности не менее 70% проектной.
В процессе приготовления, перемешивания, транспортирования и укладки сталефибробетонных и бетонных смесей следует строго контролировать их температуру, не допуская преждевременного охлаждения смеси, которое может привести к образованию перенасыщенных растворов и последующему ухудшению свойств сталефибробетона.
При возведении покрытия со слоем износа из сталефибробетона необходимо вести тщательный и систематический контроль за технологией производства работ и самим производством бетонных работ, в соответствии с требованиями ГОСТ 26633-91 и международных стандартов ИСО 3893, СТ СЭВ 1406. Контроль за приготовлением сталефибробетонных и бетонных смесей заключается в проверке их плотности при различных температурах, определяемой с точностью ±0,01 г/см3 с помощью ареометров. Определение плотности и расхода смесей должно производиться после тщательного их перемешивания. При проверке плотности раствора необходимо учитывать ее изменение в зависимости от температуры раствора.
В процессе обследования были выбурены образцы-керны (рис.4.12) бетона для определения фактической толщины покрытия, прочности, морозостойкости и однородности бетона (табл.4.5). Исследования выполнялись с учетом требований ГОСТ «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций». Контроль и оценка качества стале-фибробетона осуществляется: прочность, морозостойкость по ГОСТ 26633-91, истираемость по ГОСТ 13087-81. Оценка качества и испытание покрытия со слоем износа из сталефибробетона проводились по ГОСТ 26633-91.
Похожие диссертации на Технология устройства двухслойных полов промышленных зданий со слоем износа из сталефибробетона
