Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов

имени профессора Борисова Ю.М.

Эффективные строительные конструкции на основе композитов специального назначения

Учебное пособие

Воронеж 2014

УДК 691.342

ББК 38.5

Э 949

Авторский коллектив:

Ю.М. Борисов, Ю.Б. Потапов, Д.Е. Барабаш,

Д.В. Панфилов, А.Э. Поликутин, С.А. Пинаев

Э 949

ЭФФЕКТИВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИТОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ: учебное пособие / Ю.М. Борисов [и др.]; Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2014. – 88 с.

ISBN 978-5-89040-517-3

Изложены достижения в области создания и применения эффективных композиционных конструкций, получаемых путем рационального сочетания традиционных материалов бетона и арматуры, а также путем модификации бетона полимерами или же полной замены полимерами и металлом связующего.

Предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению «Строительство», инженеров строителей, специалистов в области полимерных материалов.

Ил. 31, Табл. 16, Библиогр. 25 назв.

УДК 691.342

ББК 38.5

Рецензенты: кафедра инженерно-аэродромного обеспечения ВУНЦ ВВС

Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского

и Ю.А. Гагарина (г. Воронеж)

В.Н. Старов, д.т.н., профессор, профессор кафедры автоматизированного оборудования машиностроительного производства Воронежского государственного технического университета

Печатается по решению научно-методического

совета Воронежского ГАСУ

I SBN 978-5-89040-517-3 © Воронежский ГАСУ, 2014

Введение

Данное учебное пособие по эффективным строительным конструкциям на основе композитов специального назначения предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению «Строительство», инженеров строителей, специалистов в области полимерных материалов.

В пособии в обобщенной и удобной для восприятия форме изложены основные вопросы, связанные с созданием композиционных конструкций, их применением в строительстве, их основных свойствах и областях применения, в соответствии с учебными программами.

В настоящем пособии освещаются такие проблемы, как разработка и исследование эффективных композиционных изделий и конструкций на основе композиционных железобетонных изделий (конструкций) с вынесенным армированием; композиционных железобетонных изделия (конструкций) с листовым (пленочным) покрытием; слоистых композиционных изделий (конструкций) со специальными добавками; композиционных железобетонных изделий (конструкций) с полимерным покрытием; слоистых композиционных изделий (конструкций); композиционных сталеполимербетонных конструкций; композиционных конструкций из каутона; композиционных конструкций из метона; композиционных конструкций с различными вкладышами.

Пособие состоит из шести основных разделов: 1) Общие сведения о композиционных конструкциях; 2) Применение композиционных конструкций в строительстве; 3) Композиционные материалы из каутона; 4) Анализ состояния каутона под действием нагрузок; 5) Свойства каутона с учетом воздействия среды и времени; 6) Исследование возможности усиления каутона армированием; заключения; вопросов для самоконтроля.

В первом разделе содержатся сведения о принципах построения композиционных конструкций, основных свойствах композитов, их физико-механических характеристиках, области применения. Представлена схема получения эффективных композитных изделий и конструкций, содержащая все основные виды композиционных конструкций, включая слоистые композиционные изделия и конструкции.

Во втором разделе дан материал, отражающий применение различных видов композиционных конструкций, таких как: композиционные железобетонные изделия (конструкции) с вынесенным армированием; композиционные сталеполимербетонные конструкции; композиционные конструкции с вкладышами; композиционные железобетонные изделия (конструкции) с полимерным покрытием; слоистые композиционные конструкции; метоны – металлические бетоны.

Третий раздел посвящен одному из наиболее эффективных и экономичных композиционных материалов – каучуковому бетону или сокращенно каутону. В таких композитах в качестве связующего используются олигодиены (низкомолекулярные диеновые углеводороды различной микроструктуры), принадлежащие к классу жидких каучуков и способные под воздействием специально подобранных ускоряющих систем образовывать пространственно сшитые полимеры. Приводятся основные физико-механические свойства каутона в неагрессивных условиях эксплуатации и при кратковременно и длительно действующих нагрузках, исследования по теплостойкости, термостойкости и теплопроводности каутона, ударной вязкости.

В четвертом разделе представлен анализ состояния каутона под действием нагрузок, а так же исследования теплофизических характеристик каутона. Проведен анализ объемно-деформированного состояния каутона при кратковременном сжатии, исследованы прочность и деформативность каутона при длительно приложенной нагрузке – ползучесть каутона. Экспериментальные данные ползучести проанализированы с позиций феноменологической теории структурных диаграмм, предложенной А.М. Ивановым для древесины и высоконаполненных пластиков.

В пятом разделе рассматриваются вопросы, связанные с поведением каутона с учетом длительного воздействия различных агрессивных сред. Приведены данные по химической стойкости в среде неорганических кислот, в среде органических кислот, растворах различных солей и щелочей. Значения коэффициента химической стойкости определены после года выдержки каутона в агрессивных средах. Полученные данные доказывают – каутон является материалом, обладающим универсальной химической стойкостью.

Шестой раздел содержит данные по исследованию армокаутоновых конструкций. Исследован каутон дисперсно армированый различными волокнами: стеклянными, полипропиленовыми и грубыми базальтовыми, а так же фиброй, полученной из отходов металлокорда. Рассмотрены различные элементы армированных строительных конструкций: центрально и внецентренно сжатые элементы, изгибаемые элементы. Проведена оценка влияния защиты из каутона на трещиностойкость изгибаемых элементов.