Оценка термонапряженного состояния бетонного массива
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-207-215
Аннотация
В статье изложена методика оценки термонапряженного состояния бетонного массива фундаментной плиты, изготовленной из самоуплотняющейся бетонной смеси. Предлагаемая методика заключается в предварительном расчете температурных полей в твердеющем бетоне. Объектами исследований являлись самоуплотняющаяся бетонная смесь и конструкционный бетон в массиве конструкции. Приведен и обоснован выбор материалов для приготовления бетонной смеси. Для оценки термонапряженного состояния использован состав самоуплотняющегося бетона. С целью снижения величины саморазогрева бетона применяли вяжущее с пониженной экзотермией. Выполнены исследования по оценке удельного тепловыделения рекомендованного цемента в зависимости от начального водоцементного отношения. Изучено влияние химической добавки на скорость и величину удельного тепловыделения цемента. Приведены основные теоретические положения и алгоритм расчета термонапряженного состояния бетонного массива. Для расчета ожидаемых температур и их распределения в массиве конструкции использовали метод конечных разностей, а для оценки термонапряженного состояния рассчитывали температурные напряжения в сечениях бетонного массива. Выполненные расчеты температурных полей позволили оценить максимально возможные температуры и температурные перепады по сечениям бетонного массива в зависимости от начальной температуры бетонной смеси и среднесуточной температуры наружного воздуха. Анализ распределения температур выявил наиболее опасные сечения бетонного массива. На основании результатов расчета температурных полей проведена оценка термонапряженного состояния бетонного массива. Выполнен расчет температурных напряжений в наиболее опасных сечениях бетонного массива. Показано, что характеристикой термонапряженного состояния бетонного массива может служить расчетная величина температурного напряжения. Образование температурных трещин в бетонном массиве возможно при превышении расчетного значения температурного напряжения над фактической прочностью бетона на растяжение. Сравнение расчетных и фактических значений температур в сечениях фундаментной плиты позволило сделать вывод о правильности выполненных расчетов температурных полей и, как следствие, о возможных температурных деформациях.
Ключевые слова
Об авторах
С. Н. КовшарБеларусь
Кандидат технических наук, доцент
Адрес для переписки: Ковшар Сергей Николаевич – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 12, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-96-73 smits@bntu.by
П. В. Рябчиков
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент
г. Минск
С. В. Гущин
Беларусь
Инженер
г. Минск
Список литературы
1. Ahmad, S. Controlling Temperatures in Mass Concrete / S. Ahmad // 34th Conference on Our World in Concrete & Structures, 16–18 Aug. 2009. Singapore, 2009. 9 p.
2. Analysis of Cracking Risk in Early Age Mass Concrete with Different Aggregate Types / B. Klemczak [et al.] // Procedia Engineering. 2017. Vol. 193. P. 234–241. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.209.
3. Анискин, Н. А. Прогноз трещинообразования бетон-ных массивных плотин при возведении в суровых климатических условиях / Н. А. Анискин, Х. Нгуен // Вестник МГСУ. 2014. № 8. С. 165–178. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2014.8.165-178.
4. Определение температурного поля и термонапряженного состояния укладываемого бетонного массива методом конечных элементов / Н. А. Анискин [и др.] // Вестник МГСУ. 2018. № 11. С. 1407–1418. https://doi.org/10.22227/ 1997-0935.2018.11.1407-1418.
5. Bergin Importance of Insulation at the Bottom of Mass Concrete Placed on Soil with High Groundwater / T. A. Dо [et al.] // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2013. Vol. 2342, Iss. 1. P. 113–120. https://doi.org/10.3141/2342-14.
6. Разработать составы бетона, провести расчет термонапряженного состояния в процессе его твердения и осуществить контроль качества при возведении конструкции фундаментной плиты высотного здания на объекте «Строительство многофункционального комплекса в г. Минске в границах ул. Филимонова – просп. Независимости – ул. Макаенка»: отчет о НИР по х/д № 2917/20кбр., науч. рук. Э. И. Батяновский. Этап 1.
7. Мчедлов-Петросян, О. П. Тепловыделение при твердении вяжущих веществ и бетонов / О. П. Мчедлов-Петросян, А. В. Ушеров-Маршак, А. М. Урженко. М.: Стройиздат, 1984. 225 с.
8. Бибик, М. С. Общие принципы проектирования энергосберегающих режимов тепловой обработки железобетонных изделий в ямных пропарочных камерах / М. С. Бибик, В. В. Бабицкий // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров: сб. науч. ст. Гродно, 2010. С. 292–296.
9. Бибик, М. С. Оценка кинетики твердения цементного камня с использованием термодатчиков системы «Термо-хрон» / М. С. Бибик, В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. 2010. № 4. С. 23–26.
10. Бибик, М. С. Об энергосберегающих режимах тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий / М. С. Бибик, В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. 2010. № 4. С. 55–59.
11. Запорожец, И. Д. Тепловыделение бетона / И. Д. Запорожец, С. Д. Окороков, А. А. Парийский. Л.: Изд-во литературы по стр-ву, 1966. 313 с.
Рецензия
Для цитирования:
Ковшар С.Н., Рябчиков П.В., Гущин С.В. Оценка термонапряженного состояния бетонного массива. НАУКА и ТЕХНИКА. 2021;20(3):207-215. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-207-215
For citation:
Kovshar S.N., Ryabchikov P.V., Gushchin S.V. Assessment of Thermally Stressed State of Concrete Massif. Science & Technique. 2021;20(3):207-215. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-207-215