Введение к работе
Актуальность темы
Свайные фундаменты обладают высокой эффективностью по сравнению с другими типами фундаментов за счет их высокой эксплуатационной надежности, жесткости, более низкой материалоемкости, высокой индуст-риальности производства, возможности круглогодичного ведения работ. Однако при использовании свайных фундаментов на основе забивных железобетонных свай не всегда удается обеспечить бездефектное погружение свай и избежать их потерь при забивке.
Характерным дефектом, возникающим при забивке свай, в особенности в тяжелых грунтовых условиях, является разрушение головы сваи, что вызывает необходимость производить срубку голов недобитых свай или забивать сваю - дублер. По данным Уфимского НИИпромстроя при строительстве отдельных объектов объем срубки голов свай и забитых свай -дублеров достигает 7-20% всего объема погружаемых свай.
Исследования НИИЖБа, БашНИИстроя (НИИпромстроя), ПГУПСа, Уфимского государственного нефтяного технического университета и ряда других организаций показали, что эффективным способом повышения динамической стойкости свай и снижения их потерь при забивке является применение ударостойких бетонов.
Существует несколько технологических путей решения данной задачи. Одним из них является повышение статической прочности бетона при изготовлении свай, и этот путь практикуется в ряде зарубежных стран. Он основан на использовании высокомарочных цементов, фракционированных заполнителей, суперпластификаторов. Другим направлением является технология модифицирования структуры бетона введением в бетонную смесь маложестких пористых дисперсных компонентов (демпфирующих добавок). Исследованию этого способа повышения ударной выносливости бетонов посвящены работы П.Г. Комохова, В.Н. Мохова, СМ. Капитонова, ВА Якушина, И.Н. Некипелова, М.Б. Давлетшина и др.- Однако названные бетоны обеспечивают относительно умеренное повышение ударной выносливости - до 2 -4 раз, что не является достаточным для свай, погружаемых в жесткие грунты, в особенности при применении трубчатых вибромолотов, создающих высокие динамические воздействия на железобетонную сваю.
Перспективным является использование в производстве железобетонных свай дисперсноармированного бетона (исследования Б.А. Крылова, И.А. Лобанова, Г.С. Родова, Г.Ф, Новожилова, B.C. Стерина), обладающего высокой ударостойкостью. Дисперсное армирование позволяет в значительной степени повысить всю совокупность физико-механических характеристик бетона, таких как статическая прочность, трещиностойкость, ударная стойкость.
Следует вместе с этим отметить, что ропроои сопротивляемости фиб-робетона ударным воздействиям вс : № йотШйяі*Жп88сіследованньіми.
СПггервт
03 W
рстЗ!
Работы в этой области выполнены в основном на натурных конструкциях забивных железобетонных свай и не позволяют получить исходный обобщающий материал для разработки метода расчета свай на ударную выносливость.
Обоснованию критериев оценки ударной выносливости фибробето-нов, углублению представлений о природе повышения ударной выносливости бетонов на основе металлической и синтетической фибры, количественным исследованиям повышения ударной выносливости фибробето-нов посвящена настоящая работа.
Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» Уфимского государственного нефтяного технического университета в соответствии с целевой комплексной программой ресурсо- и энергосбережения в строительном комплексе на 1996 - 2000 гг., программой «Стройнаука -2000», программами научного сопровождения возведения объектов на период 1999-2004 гг., принятыми Кабинетом Министров и Министерством строительства, архитектуры и дорожного комплекса Республики Башкортостан.
Цель работы состоит в обосновании критериев ударной выносливости бетонов и изучении роли дисперсного армирования в повышении ударной выносливости и статической прочности фибробетонов.
Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
1. Усовершенствовать методику испытаний бетона на ударную вы
носливость.
-
Предложить и обосновать критерии оценки ударной выносливости бетона.
-
Углубить представления о механизме динамического и статического упрочнения бетона за счет дисперсного армирования.
-
Провести экспериментальные исследования прочности и ударной выносливости фибробетонов на основе металлической и синтетической фибры.
-
Апробировать составы бетонов повышенной ударной выносливости на основе металлической и синтетической фибры в производстве забивных железобетонных свай.
Научная новизна
Предложено обоснование механизма действия дисперсного армирования, обусловливающего повышение прочности на растяжение, трещино-стойкости, ударной выносливости цементных бетонов.
Предложены критерии оценки ударной выносливости бетона, основанные на использовании соотношений параметров зависимости количества ударов до разрушения от относительного уровня динамического нагруже-ния - коэффициентов динамического упрочнения и выносливости.
Получены количественные результаты по степени повышения ударной выносливости цементных бетонов при введении стальной и синтетической фибры и выявлены оптимальные значения ее объемной концентрации.
Практическое значение работы заключается в повышении ударной стойкости забивных железобетонных свай, что обеспечивает возможность их бездефектного погружения, позволяет снизить затраты на устройство свайных фундаментов за счет снижения трудозатрат на срубку, усиление разрушенных свай, расширяет область эффективного применения забивных свай для строительных площадок с осложненными геологическими условиями.
Разработаны производственные составы бетонов высокой ударной выносливости на основе дисперсного армирования голов свай стальной, стекловолоконной, полипропиленовой фиброй, грубым базальтовым волокном.
Реализация работы. В период с июня 2003 г. по июль 2003 г. с использованием дисперсноармированных бетонных смесей на основе стальной, стекловолоконной и полипропиленовой фибры в ЗАО «Трест №26» были выпущены три опытно-промышленные партии забивных железобетонных свай марки СНТР 12-30.
Забивку свай повышенной ударной выносливости выполнял ЗАО «Трест № 26» (2003 г.) на строительной площадке административно -коммерческого и торгового центра по адресу: г. Москва ул. Вешняковская вл. 18а.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях УГНТУ (г.Уфа, 1998+2003 гг.); научно-технических семинарах при Международной специализированной выставке «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство» (г.Уфа, 2000+2003 гг.), где отдельные результаты работы были отмечены дипломами; Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций» (г.Волгоград, 2000г.); областной научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (г.Самара, 2001г.); 9-ой Сибирской конференции по железобетону (г.Новосибирск, 2002г.).
По результатам исследований опубликовано 14 статей и тезисов докладов.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, включает 2 приложения, содержит 29 иллюстраций и 36 таблиц. Список использованных источников включает 150 наименований.
На защиту выносятся:
критерии оценки ударной выносливости бетона по результатам испытаний образцов-кубов на вертикальном динамическом копре;
результаты исследований по изучению влияния дисперсного фибрового армирования в составах цементных бетонов на их свойства и, в частности, прочность на сжатие, ударную выносливость;
результаты опытно-промышленной апробации предлагаемых техниче
ских решений в производстве забивных железобетонных свай.
