Магистерский диплом на тему Исследование новых видов бетонов (фибробетон) при строительстве и реконструкции жилых домов.

Содержание:

Введение 4
1. Аналитическая часть 6
1.1 Классификация причин, вызывающих необходимость усиления железобетонных конструкций зданий и сооружений 6
1.2 Анализ путей решения выявленных проблем 6
1.3 Обоснование актуальности темы исследования 22
2. Исследование применения фибробетона при изготовлении, усилении и восстановлении железобетонных конструкций жилых домов 23
2.1 Области применения железобетонных конструкций жилых домов, изготовленных с применением фибры 23
2.2 Свойства сталефибробетона по отношению к бетону в железобетонных конструкциях жилых домов 28
2.3 Технология изготовления железобетонных конструкций жилых домов с применением фибры 30
2.3.1 Технологии сталефибробетона и стеклофибробетона 30
2.3.2 Технология базальтофибробетона 41
2.4 Подбор состава сталефибробетонной смеси 44
2.5 Исследование работы железобетонных конструкций жилых домов, изготовленных с использованием сталефибробетона и базальтофибробетона 46
2.5.1 Исследование работы железобетонных конструкций жилых домов, изготовленных с использованием сталефибробетона 46
2.5.2 Исследование работы железобетонных конструкций жилых домов, изготовленных с использованием базальтофибробетона 53
2.6 Расчет усиленных железобетонных конструкций жилых домов с использованием сталефибробетона 56
3. Перспективные направления использования фибробетона в строительстве 64
3.1 Перспективные направления использования высокотехнологичных энергоэффективных материалов и изделий на основе фибробетона в строительстве 64
3.1.1 Комплексное использование изделий и конструкций из фибробетонов в жилищном строительстве 64
3.2 Повышение уровня энергетической эффективности гражданских зданий 70
3.2.1 Расчёт эффективности применения изделий из фибропенобетона для наружного утепления стен 70
3.3 Предложения по применению новых видов бетонов в атомной промышленности 81
Заключение 85
Список литературы 86

Введение:

В данной работе были исследованы расчетно-аналитическими мето-дами некоторые вопросы применения новых видов дисперсно-армированных бетонов, которые все больше пользуются спросом при строительстве и реконструкции зданий и сооружений, в том числе — жилых домов. С недавних пор все большим спросом практически всех областях строительства пользуются новые (альтернативные) виды бетонов – фиб-робетоны, представляющие собой композиционный материал в основе ко-торого лежит гидравлическое вяжущее с интегрированными в него разно-го рода волокнами (фиброй). При этом под гидравлическим вяжущим подразумеваются такие традиционные строительные материалы, как гли-ноземистый цемент, портландцемент, цемент напрягающий, гипс и др. ма-териалы, которые твердеют с образованием цементного камня при затво-рении водой. Под фиброарматурой понимают нити, моноволокна, пряди, холст и другие волокнистые субстанции, которые предназначены для вве-дения в качестве арматуры в бетон.
Цель работы — исследование новых видов бетонов (фибробетона) при строительстве и реконструкции жилых домов.
Предмет исследования – свойства новых бетонов в контексте их при-менения при строительстве и реконструкции жилых домов.
Объект исследования – фибробетоны.
Метод исследования – расчетно-аналитический.
Научная новизна:
— объективный и всесторонний аналитический обзор вопросов дис-сертационного исследования;
— исследование вопросов применения фибробетона при изготовлении, усилении и восстановлении железобетонных конструкций жилых домов;
— технология приготовление базальтофибробетонной смеси;
— обобщение имеющихся в литературе экспериментальный и расчет-ных исследований в контексте их применения по теме диссертационной ра-боты;
— анализ специфических требований, предъявляемых к бетонам и же-лезобетонным конструкциям для различных объектов атомной станции;
— предложения по реализация новых видов бетонов в атомной про-мышленности, что позволит осуществить стадию вывода из эксплуатации АЭС нового поколения безопасным и экономичным за счет уменьшения объемов радиоактивных отходов, снижения радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду, увеличения объемов повторно-го использования материалов демонтируемых АЭС.

Заключение:

В результате выполнения работы ее цель достигнута.
При этом были решены следующие вопросы:
— классификация причин, обуславливающих усиление ЖБ конструк-ций зданий;
— анализ характерных дефектов и повреждений ЖБ плит жилых до-мов;
— методика оценки эксплуатационной пригодности и остаточной не-сущей способности ЖБ конструктивных строительных элементов жилых домов;
— аналитическое исследование использования фибробетона при изго-товлении, усилении и восстановлении ЖБ конструкций жилых домов;
— обоснование областей применения ЖБ конструкций жилых домов, в которых используется фибра;
-разработка вопросов технологии изготовления стале-, стекло- и ба-зальтофибробетонов;
— методика подбора состава фибробетонных смесей;
— исследование работы характерных элементов ЖБ конструкций жи-лых домов, в которых используется фибробетон;
— обобщение результатов расчетно-аналитического исследования усиленных ЖБ конструктивных строительных элементов из фибробетона жилых домов;
— исследование эффективности использования изделий из фибропено-бетона для утепления стен жилых домов.

Фрагмент текста работы:

1. Аналитическая часть

1.1 Классификация причин, вызывающих необходимость усиления железобетонных конструкций зданий и сооружений

Классификация причин, вызывающих необходимость усиления желе-зобетонных конструкций зданий и сооружений приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Классификация причин, вызывающих необходимость усиле-ния железобетонных конструкций зданий и сооружений

1.2 Анализ путей решения выявленных проблем

Восстановление и усиление отдельных железобетонных конструкций зданий и сооружений с использованием фибробетона.
1. Усиление железобетонных многоэтажных рам зданий и сооруже-ний устройством диафрагм жесткости из фибробетона.

Рисунок 1.2 – Устройство монолитных фибробетонных диафрагм жестко-сти 1 – ригели рамы; 2 – колонны рамы; 3 – плиты перекрытий; 4 – моно-литная фибробетонная диафрагма жесткости; 5 – арматурные сетки; 6 – арматурные стержни, приваренные к оголенной арматуре колонн через 200 мм по высоте; 7 – оголенная арматура колонн; 8 – поверхность риге-лей, подготовленная к бетонированию (насечка, зачистка и др.)
2. Усиление железобетонных двухветвевых колонн зданий и соору-жений наращиванием сечений фибробетоном

Рисунок 1.3 – Устройство фибробетонной обоймы вокруг ветвей средней колонны: 1 – усиливаемая колонна; 2 – фундамент; 3 – фибробетонные обоймы вокруг ветвей колонны; 4 – вертикальная арматура обойм; 5 – по-перечные хомуты обойм; 6 – поверхность ветвей колонны, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка, промывка водой)
3. Усиление железобетонных колонн зданий и сооружений с исполь-зованием фибробетона

Рисунок 1.4 – Устройство фибробетонной обоймы и рубашки: 1 – усили-ваемая колонна; 2 – фундамент; 3 – перекрытие; 4 – фибробетонная обой-ма; 5 – продольная арматура обоймы; 6 – поперечная арматура обоймы; 7 – поверхность колонны, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка, промывка водой за 1-1,5 ч до бетонирования); 8 – примыкающая стена; 9 – железобетонная рубашка
4. Усиление железобетонных колонн зданий и сооружений на участ-ках сопряжения с перекрытиями с использованием фибробетона

Рисунок 1.5 – Устройство фибробетонной обоймы: 1 – усиливаемая желе-зобетонная колонна; 2 – ригели перекрытия; 3 – плиты перекрытия; 4 – продольная арматура обоймы; 5 – отверстия в плитах для пропуска арма-туры обоймы, 6 – поперечная арматура обоймы; 7 – отверстия в стыке ри-геля с колонной для пропуска поперечной арматуры; 8 – фибробетонная обойма; 9 – поверхность колонны, подготовленная к бетонированию
5. Усиление узлов сопряжения железобетонных колонн зданий и со-оружений с фундаментами с использованием фибробетона.

Рисунок 1.6 – Устройство фибробетонной обоймы: 1 – стаканная часть фундамента; 2 – колонна; 3 – фибробетонная обойма усиления; 4 – попе-речные арматурные сетки обоймы; 5 – вертикальные арматурные стержни обоймы; 6 – поверхность колонны и стаканной части фундамента, подго-товленная к бетонированию (зачистка, насечка)
6. Усиление железобетонных колонн зданий и сооружений на участ-ках сопряжения с фундаментами с использованием фибробетона

Рисунок 1.7 – Устройство фибробетонной обоймы: 1 – усиливаемая желе-зобетонная колонна; 2 – фундамент; 3 – продольная арматура обоймы диаметром d, имеющая анкерные шайбы на концах, заделываемых в шур-фы; 4 – поперечная арматура обоймы; 5 – шурфы в фундаменте диамет-ром 1,6-1,8d и глубиной > 25d; 6 – цементно-песчаный или полимерный раствор для зачеканки шурфов; 7 – фибробетонная обойма; 8 – насечка и зачистка поверхности колонны
7. Усиление отдельно стоящих фундаментов зданий и сооружений с расширением подошвы и использованием фибробетона.

Рисунок 1.8 – Устройство фибробетонной опорной рамы: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – колонна; 3 – котлован (после усиления фундамента запол-нить грунтом); 4 – опорная рама из монолитного фибробетона; 5 – арма-турный замкнутый каркас опорной рамы; 6 – гнутые арматурные стержни, заводимые за оголенную арматуру фундамента; 7 – уплотненное щебеноч-ное основание под опорной рамой
8. Усиление железобетонных столбчатых фундаментов зданий и со-оружений с использованием фибробетона.

Рисунок 1.9 – Устройство фибробетонной рубашки: 1 – усиливаемый фун-дамент; 2 – поверхность, подготовленная к бетонированию (насечка); 3 – подготовка из тощего бетона; 4 – фибробетонная рубашка с уширением; 5 – колонна; 6 – арматура усиления; 7 – зоны уплотненного грунта
9. Переустройство столбчатых фундаментов зданий и сооружений в ленточные фундаменты с использованием фибробетона

Рисунок 1.10 – Устройство монолитных фибробетонных плит: 1 – усили-ваемые столбчатые фундаменты; 2 – монолитные фибробетонные плиты; 3 – поверхность пола; 4 – арматурные каркасы
10. Переустройство ленточных фундаментов зданий и сооружений в плитные с использованием фибробетона

Рисунок 1.11 – Устройство сплошной (прерывистой) плиты из фибробето-на снизу подушек: 1 – усиливаемый ленточный фундамент; 2 – сплошная (прерывистая) плита из фибробетона; 3 – отметка поверхности пола под-вала; 4 – уплотненный крупный песок; 5 – кирпичная стена; 6 – рабочая арматура плиты усиления; 7 – поверхность фундамента, подготовленная к бетонированию
11. Усиление ленточных железобетонных фундаментов зданий и со-оружений с использованием фибробетона

Рисунок 1.12 – Переустройство ленточных фундаментов в плитные фунда-менты из фибробетона: 1 – усиливаемый перекрестный ленточный фунда-мент; 2 – колонны; 3 – дополнительная плита из монолитного фибробето-на; 4 – арматурные сетки плиты; 5 – дополнительное армирование плиты в месте подрезки; 6 – поверхность фундамента, подготовленная к бетониро-ванию плиты (очистка от загрязнений, промывка водой); 7 – уплотненное основание под плитой
12. Усиление подошвы ленточных бутобетонных фундаментов зда-ний и сооружений с помощью приливов из фибробетона

Рисунок 1.13 – Устройство приливов из фибробетона с установкой тяжей: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – стена здания; 3 – котлован (после усиле-ния фундамента заполнить грунтом); 4 – приливы из монолитного фиб-робетона; 5 – арматурные каркасы приливов; 6 – штраба, устраиваемая в фундаменте; 7 – тяжи из арматурной стали с анкерами на концах, устанав-ливаемые в просверленные отверстия (отверстия заполнить цементным раствором); 8 – щебеночное уплотненное основание под приливами; 9 – поверхность фундамента, подготовленная к бетонированию (зачистка, промывка водой за 1-1,5 ч до бетонирования)
13. Усиление ленточных фундаментов зданий и сооружений расши-рением подошвы из фибробетона

Рисунок 1.14 – Устройство приливов из фибробетона: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – стена здания; 3 – котлован (после усиления фундаменты за-полнить грунтом); 4 – приливы из монолитного фибробетона; 5 – про-дольные арматурные каркасы приливов; 6 – поперечные балки из прокат-ного металла, устанавливаемые в пробитые в фундаменте отверстия (с ша-гом 1,5-2,0 м); 7 – поверхность фундамента, подготовленная к бетониро-ванию (зачистка, насечка, промывка водой); 8 – уплотненное щебеночное основание под приливами
14. Усиление фундаментов зданий и сооружений против раскалыва-ния и продавливания с использованием фибробетона

Рисунок 1.15 – Устройство фибробетонной обоймы вокруг подколонника: 1 – подколонная часть фундамента; 2 – колонна; 3 – фибробетонная обой-ма усиления подколонной части фундамента; 4 – поперечные арматурные сетки обоймы; 5 – вертикальные арматурные стержни обоймы; 6 – поверх-ность подколонника, подготовленная к бетонированию (зачистка и насеч-ка)
15. Усиление плитных железобетонных фундаментов зданий и со-оружений с использованием фибробетона

Рисунок 1.16 – Наращивание фибробетоном: 1 – усиливаемая плита; 2 – колонна подсилосного этажа; 3 – башмак; 4 – наращивание из фибробето-на вокруг колонны и башмака; 6 – арматурная сетка наращивания; 7 – ар-матурный каркас обоймы; 8 – поверхность плиты, колонны и башмака, подготовленные к бетонированию (зачистка, насечка, промывка водой); 9 – арматурные стержни, привариваемые к оголенной арматуре плиты; 10 – арматурные гнутые стержни, заводимые под оголенную арматуру плиты; 11 – анкеры-крюки, устанавливаемые на цементном или полимерном рас-творе в высверленные скважины
16. Усиление железобетонных фундаментных плит зданий и соору-жений с использованием фибробетона

Рисунок 1.17 – Устройство фибробетонной обоймы вокруг стаканной ча-сти: 1 – усиливаемая плита; 2 – железобетонная колонна; 3 – железобетон-ный стакан; 4 – фибробетонная обойма вокруг колонны и стаканной части фундамента; 5 – арматурный каркас обоймы; 6 – срубленный защитный слой бетона колонны в зоне обоймы; 7 – поверхность стакана и плиты, подготовленная к бетонированию (насечка и зачистка)
17. Усиление ленточных ростверков под стены зданий и сооружений с использованием фибробетона

Рисунок 1.18 – Наращивание ростверка фибробетоном сверху: 1 – железо-бетонная свая; 2 – железобетонный усиливаемый ростверк; 3 – кирпичная (бетонная) стена, возводимая после усиления ростверка; 4 – фибробетон-ное наращивание ростверка; 5 – вертикальные арматурные каркасы нара-щивания; 6 – соединительные стержни из 01OA-1 через 1,0 м; 7 – поверх-ность ростверка, подготовленная к бетонированию (зачистка и насечка)
18. Усиление железобетонных свай зданий и сооружений с использо-ванием фибробетона

Рисунок 1.19 – Устройство фибробетонной обоймы: 1 – усиливаемая желе-зобетонная свая; 2 – ростверк; 3 – поврежденный участок сваи (трещины, сколы бетона, оголение арматуры) длиной l; 4 – фибробетонная обойма усиления; 5 – арматурный каркас усиления; 6 – поверхность сваи, подго-товленная к бетонированию (зачистка, насечка, промывка водой за 1-1,5 ч до бетонирования)
19. Усиление узлов сопряжения свай с ростверками свайных фунда-ментов зданий и сооружений с использованием фибробетона

Рисунок 1.20 – Устройство фибробетонной обоймы: 1 – железобетонная свая с разрушенной верхней частью; 2 – железобетонный ростверк; 3 – фибробетонная обойма усиления; 4 – продольная арматура обоймы; 5 – поперечная арматура обоймы; 6 – поверхность сваи, подготовленная к бе-тонированию (зачистка и насечка поверхности)
20. Усиление сборных пустотных железобетонных плит покрытий и перекрытий зданий и сооружений с использованием фибробетона

Рисунок 1.21 – Устройство наращиваний плит фибробетоном: 1 – усилива-емая плита; 2 – стены; 3 – наращивание из монолитного фибробетона; 5 – поверхность плиты, подготовленная к бетонированию (зачистка, насечка, промывка водой за 1-1,5 ч до бетонирования); 6 – арматурные каркасы, устанавливаемые в пустоты через вырубленные полки (при бетонировании наращивания пустоты заполняются бетоном); 7 – анкеры-ерши, устанавли-ваемые на цементном или полимерном растворе в высверленные в плите скважины; 8 – гнутые арматурные стержни, заводимые под оголенную ра-бочую арматуру плиты
21. Усиление железобетонных плит перекрытии крупнопанельных здании с использованием фибробетона

Рисунок 1.22 – Установка разгружающих металлических балок и наращи-вания из фибробетона сверху 1 – усиливаемая плита перекрытия; 2 – не-сущие бетонные стены; 3 – разгружающая балка из спаренных швеллеров; 4 – отверстия в стенах для установки балок; 5 – подвески в виде тяжей с шайбами и гайками; 6 – поперечные планки; 7 – опорные пластины; 8 – отверстия в плите для пропуска тяжей; 9 – ниши в плите для установки шайб; 10 – наращивание из фибробетона; 11 – отметка нового поля
22. Усиление монолитных железобетонных плит перекрытий зданий и сооружений наращиванием сечений фибробетоном

Рисунок 1.23 – Устройство наращивания из фибробетона снизу плиты при недостаточном сцеплении нового бетона со старым: 1 – усиливаемая желе-зобетонная плита; 2 – наращивание из фибробетона; 3 – стальная полоса, прикрепленная к плите анкерными болтами; 4 – анкерные болты, установ-ленные в просверленные в плите отверстия; 5 – отверстия, просверленные в плите; 6 – шайбы; 7 – арматурная сетка, приваренная к стальным поло-сам; 8 – бетон наращивания, наносимый методом торкретирования; 9 – поверхность усиливаемой плиты, подготовленная к бетонированию (за-чистка, насечка)
23. Усиление железобетонных балок перекрытий зданий и сооруже-ний с использованием фибробетона

Рисунок 1.24 – Устройство наращиваний из фибробетона: 1 – усиливаемая балка; 2 – плита; 3 – стены; 4 – наращивание балки монолитным фибробе-тоном с трех сторон (рубашка); 5 – наращивание балки монолитным фиб-робетоном с четырех сторон (обойма); 6 – наращивание балки монолит-ным фибробетоном с одной стороны; 7 – продольная арматура наращива-ния; 8 – поперечная арматура наращивания; 9 – гнутые арматурные стержни, привариваемые к оголенной арматуре балки и арматуре наращи-вания; 10 – отверстия, устроенные в плите для установки поперечных стержней и укладки бетона; 11 – поверхность балки, подготовленная к бе-тонированию (зачистка, насечка, промывка водой)
24. Усиление железобетонных плит балконов и козырьков с исполь-зованием фибробетона

Рисунок 1.25 – Замена разрушенного бетона фибробетоном при сохра-нившейся рабочей арматуре: 1 – усиливаемая железобетонная плита бал-кона или козырька; 2 – наружная несущая стена; 3 – разрушенный бетон (как правило, из-за недостаточной морозостойкости) по свободным краям плиты; 4 – граница здорового бетона (рыхлый малопрочный бетон уда-лить вручную или механизированным способом); 5 – оголенные арматур-ные сетки, очищенные от ржавчины; 6 – фибробетон повышенной морозо-стойкости; 7 – адгезионная обмазка на стыке старого бетона с новым; 8 – защитное покрытие; 9 – два дополнительных слоя гидроизоляции; 10 – стекловолокно или металлическая сетка; 11 – металлический слив
25. Усиление железобетонных лестничных маршей зданий и соору-жений. Наращиванием сечений фибробетоном

Рисунок 1.28 – Устройство фибробетонного наращивания сверху марша с установкой связей из болтов: 1 – усиливаемый железобетонный лестнич-ный марш; 2 – лестничная площадка; 3 – отверстия для связей-болтов; 4 – ниши для скрытия шайб и гаек связей-болтов; 5 – связи-болты с шайбами; 6 – отгибы из проволоки, приваренные к шайбам; 7 – арматурная сетка наращивания; 8 – наращивание из фибробетона; 9 – поверхность марша, подготовленная к бетонированию