Geodesy,architecture and constraction

Possibility complex modifying on a basis polycarboxilate for improving reological and phisico-mechanical properties of

concrete bridge automobile road slab was shown.

Ключові слова – високофункціональні бетони, комплексні модифікатори, міцність, водонепроникність, розплив конуса, водовідділення.

I. Вступ

На сучасному етапі будівництва одною з ведучих концепцій являється системний підхід підвищення надійності будівельних конструкцій, яка охоплює всі етапи життєвого циклу будь-якої інженерної споруди, в тому числі і моста: проектування будівництво, експлуатація, проведення діагностики перед підсиленням, виконання проектних робіт по ремонту та будівництву мостів з послідуючим контролем якості виконання робіт. Такий системний підхід необхідний для успішної розробки технології і вибору матеріалу для будівництва та ремонту мостових конструкцій. Так як досвід експлуатації мостів, дані вишукувань та випробувань проведених у багатьох мостовипробувальних станціях України показують, що технічний стан багатьох мостів не відповідає сучасним вимогам щодо інтенсивності руху, вантажопідйомності, безпеки, тобто вимогам експлуатаційної надійності і довговічності [1]. Одним із найбільш перспективних напрямків технічного прогресу в технології бетону є формування заданої структури цементного каменю для підвищення його стійкості та покращення комплексу експлуатаційних властивостей бетону.

II. Постановка проблеми

Аналіз конструкції моста в цілому, свідчить що мостова споруда, як правило включає елементи з різними характеристиками довговічності, а агресивні чинники, які впливають на ці елементи, є для кожного індивідуальними. Що стосується плит проїзної частини автодорожніх мостів, то саме ця частина мотової споруди найінтенсивніше піддається різним агресивними факторам як природного характеру (вода, поперемінна температурна дія), так і фізичного чи штучного характеру (стирання, тріщиноутворення, недостатня міцність) і т.п. Розглядаючи бетонування монолітних конструкцій, зокрема плит проїзної частини автодорожніх мостів, слід зауважити, що не лише ряд зовнішніх факторів негативно впливає на конструкцію, часто корінна причина завчасного руйнування мостових конструкцій закладена в матеріалі конструкції – бетоні. Використання портландцементу в мостобудівництві з застосуванням речовин та технологій для пришвидшеного твердіння приводить до формування структури цементного

каменю з підвищеною пористістю і утворенням тріщин, порушенням щеплення арматури з бетоном, підвищеною водопроникністю і рядом інших проблем. Іншими серйозними недоліками є застосування хімічних добавок на основі хлору, тонкий захисний шар арматури, що призводить до її швидкої корозії, недотримання технології бетонування та якість цементної системи. Ці проблеми та багато інших, які виникають при будівництві, можна здебільшого вирішити за допомогою комплексних модифікаторів пластифікуючої та прискорюючої дії.

III. Аналіз останніх досліджень і

публікацій

За останні роки чимало уваги приділялось дослідженням з визначення регулювання параметрів системи на стадії взаємодії цементу з водою. Сучасна технологія дослідження бетону приділяє велику увагу визначенню взаємозалежності між структурою бетону і його характеристиками міцності. Істотний вплив на структуроутворення цементної системи та формування структури бетону з потрібними властивостями визначає характер модифікування продуктів гідратації цементу. Суть основної оптимізації структури і властивостей конгломератних матеріалів, до яких відноситься бетон, полягає в усунені дефектів і неоднорідностей, оскільки самі вони є безпосередньою причиною руйнування і фізико-хімічної нестійкості, неоднорідності матеріалу. Щоб зменшити неоднорідність та дефекти, як основні умови оптимізації структури і властивостей бетонів, необхідно підвищити дисперсність твердої фази; забезпечити якомога меншу товщину прошарків, що склеюють частинки за рахунок оптимального вмісту в’яжучих у дисперсному середовищі; забезпечити щільність скелету цементного каменю перевівши пори, що залишилися, в мікро- і ультрамікропори. Зазначені умови є необхідними та недостатніми для отримання максимальної щільності бездефектної структури, треба правильно визначити і знайти оптимальне співвідношення компонентів, добитись граничної однорідності їх розподілу в бетоні і виключити будьякі утворення дефектів і неоднорідностей в структурі в результаті недосконалості технологічного процесу. Забезпечити необхідний розподіл частинок при вкладанні бетону, без застосування віброущільнюючої техніки, що є трудота енергозатратним та надати рухливості в часі із зменшенням В/Ц можливо із застосуванням суперта гіпрепластифікаторів. Проаналізувавши проблеми монолітного будівництва слід зауважити, що на сучасному етапі застосування

Отриманий бетон можна з гордістю назвати високофункціональним і придатним для використання при виготовленні мостових плит, оскільки відповідає всім вимогам.

Висновок

Отримані результати після проведення досліджень будівельно-технічних властивостей бетонів показують, що застосування комплексних модифікаторів на основі гіперпластифікаторів полікарбоксилатного типу дозволяє значною мірою підвищити тривалу рухливість бетонної суміші та прискорити тверднення бетонів у віці 3 діб нормального тверднення на 50% і більше, досягнути підвищення міцності бетонів у проектному віці на 3040%; зазначено також істотне зменшення розшаровуваності бетонної суміші на відміну від бетонів на портландцементі без модифікаторів. Модифіковані бетони характеризуються класом за міцністю В45, водопроникністю (W20), підвищеною морозостійкістю та тріщиностійкістю.

ЛІТЕРАТУРА

[1]Шкуратовский А. А., Назаренко В. Б., Страхова Н. Е. (КАДИ) Долговечность и надежность

мостовых конструкций // Автомобильные дороги №12, 1986. ст.11

[2]Ратушняк Г. С., Тадеуш Ценжак, Закорчемнний Л. В. Бетони високої міцності – проблеми розвитку і виготовлення // Будівництво України, 2001, №4

ст.22 [3]http://gazenergosnab.ru/catalog/

promishlennoe_stroitelstvo/zement/

[4]В. Р. Фаликман Поликарбоксилаты: вчера, сегодня, завтра//Современные бетоны /Общая редакция – д.т.н., проф. А. Ушеров-Маршак, к.т.н., Бабаевская Т. В. – Запорожье, 2008.

[5]Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. - М.: Технопроект, 1998. – 768 с.

[6]Модифікатори нової генерації для бетонів / Саницький М. А. Позняк О. Р., Марущак У. Д. та ін.// Будівельні матеріали та вироби. – 2006. - №1

ст. 5 – 7

Problem of optimization of the cored steel constructions definition is presented in the article. It is suggested to take into account narrow-mindedness or briefness of assortment. For solution of task a genetic algorithm is used. Realization of the offered this problem definition is shown with the use of OptCAD software (www.optcad.com).

Ключові слова – optimal design, steel structures, integer programming, application for the optimum design.

I. Постановка проблеми

Стрижневі металеві конструкції мають широке застосування у будівництві. З метою економії ресурсів потрібно шукати способи зниження їхньої металоємності. Одним із таких способів є оптимізація металевих конструкцій. При цьому вибір відповідних типів поперечних перерізів і профілів сортаментів повинен бути обґрунтованим і раціональним.

На основі результатів теоретичного, конструктивного й технологічного аналізу була створена теорія сортаменту [1, 2]. З її допомогою виявлено економічні профілі прокату й складено повні та скорочені сортаменти профілів загального й спеціального призначення для застосування в будівельних конструкціях та в цілому у промисловості.

На час проектування доступна для використання зазвичай частина профілів сортаментів. Множина профілів може бути вказана також у завданні на проектування. Таким чином, множина доступних при проектуванні профілів скорочується у порівнянні із множиною профілів за стандартами або технічними умовами. Це має бути враховано при формулюванні та розв’язуванні задачі оптимізації стрижневих металевих конструкцій.

Для пошуку рішення задачі дискретної оптимізації металевих стрижневих конструкцій застосовують різні методи оптимізації. Часто використовують методи неперервної оптимізації з наступною дискретизацією розв’язку. З цією метою в [3] запропоновано підхід до дослідження множини розв’язків, близьких до точки екстремуму. Також можна сформулювати задачу оптимізації у дискретній постановці з подальшим розв’язуванням відповідними методами. Так, наприклад, в [4] описано застосування генетичних алгоритмів для пошуку рішень задач оптимізації металевих конструкцій у дискретній постановці.

В даній роботі сформулюємо задачу оптимізації стрижневих металевих конструкцій з урахуванням доступної множини профілів сортаментів. Розглядаються конструкції зі стрижнями, що

виготовляються з прокатних профілів і мають сталі розміри поперечних перерізів по довжині. Опишемо також реалізацію особливостей запропонованого формулювання цієї задачі у програмі OptCAD для оптимізаційного проектування стрижневих металевих конструкцій (www.optcad.com).

II.Виклад основного матеріалу

Прикладні задачі оптимального проектування металевих конструкцій часто формулюють як задачі

які забезпечують найменше (або найбільше) значення вибраного критерію оптимальності:

окресленій системою обмежень-рівностей та нерівностей:

обмежень відповідних типів [4].

Змінні проектування (1) стержневої системи характеризують властивості конструкції та її окремих елементів. За критерій оптимальності (2) приймають визначений техніко-економічний показник конструкції. Обмеження (3)-(4) описують умови функціонування системи відповідно до нормативних вимог, а також конструктивні, архітектурні, технологічні та інші додаткові вимоги.

Розглядають змінні проектування неперервного (дійсного) або дискретного (цілочислового) типів. Неперервні змінні неперервно варіюють в межах деякого визначеного інтервалу можливих значень.

Possibility of using ”antifreeze” admixtures as the way for improving reological and phisico-mechanical properties and

protection of concrete in wintertime conditions.

Ключові слова – високофункціональні бетони, комплексні модифікатори, міцність, рухливість.

I. Вступ

Будівництво житлових та цивільних споруд з використанням монолітного бетонування підтвердило можливість підвищення якості архітектурних рішень масової забудови при відносно малих затратах і зниженні витрати металу і енергоресурсів порівняно з іншими видами промислового будівництва. Проведення бетонних робіт в зимових умовах потребує попередження замерзання бетонної суміші при транспортуванні та вкладанні, захисту поверхні бетону від випаровування вологи, забезпечення тверднення бетону протягом терміну, необхідного для досягнення бетоном критичної міцності, яка гарантує збереження структури бетону та подальше його тверднення після розмерзання. Разом з тим для проведення бетонних робіт попередити замерзання бетонної суміші при транспортуванні та вкладанні, забезпечити тверднення бетону протягом терміну, необхідного для досягнення бетоном критичної міцності, яка гарантує збереження структури бетону та подальше його тверднення після розмерзання.

II. Постановка проблеми

При монолітному бетонуванні в зимових умовах необхідно дослідити вплив добавок-модифікаторів на міцність бетону при їх використанні, а також вплив добавок на пониження температури замерзання свіжого бетону.

Досліджено, що міцність свіжозамороженого бетону, який на початку твердне на морозі, а потім в нормальних умовах, становитиме на 30-40% нижче марочної, при цьому погіршується його довговічність, а водонепроникність зменшується в десятки разів. Звичайно період замерзання буде найнебезпечнішим для бетону. Він співпадає з кінцем тужавіння цементу. Мінімальна міцність при якій створюється протидія від’ємній температурі залежить від класу бетону. Отже виникає необхідність прискорити процеси структуроутворення портландцементу, зменшити його водопотребу та збільшити кількість рідкої фази в цементі, що твердне на морозі. Разом з тим, бетонні роботи на морозі ведуться часто з відносно великими додатковими матеріальними і трудовими затратами, а темпи будівництва в зимовий період є недостатньо високі. На даний час регламентовані такі способи витримки та прогріву бетону в зимових умовах: 1) витримка бетону способом термоса; 2) використання протиморозних

добавок; 3) обігрів у грітій опалубці; 4) попередній розігрів бетонної суміші; 5) інфрачервоний прогрів; індукційний нагрів; 6) обігрів нагрівальними проводами.[2] На даний момент найбільш потрібний і

перспективний метод зимового бетонування – використання протиморозних добавок. Суть даного способу полягає в зниженні температури замерзання води і прискоренні тверднення бетону. Зимове бетонування з використанням добавок «антифризів» стає також і найбільш економічним способом, так як завдяки ньому можна заощаджувати електроенергію,

атакож інші ресурси.

Взалежності від використання протиморозні добавки можна розділити на такі групи: 1) добавки, що належать до числа прискорювачів або сповільнювачів тверднення, вони знижують температуру замерзання рідкої фази бетону; 2) добавки, що поєднують здатність до сильного прискорення процесів твердіння з хорошими антифризними властивостями; 3) добавки, котрі викликають сильне тепловиділення на ранній стадії гідратації разом з сильним прискоренням процесів тверднення і слабким антифризним ефектом.

Дуже широко використовуються комплексні модифікатори. Вони дозволяють економити цемент, а також регулювати властивості бетонної суміші та затверділого бетону. Ці хімічні додатки поліфункційної дії забезпечують тверднення бетонів при понижених та від’ємних температурах і дозволяють одержати вироби з покращеними будівельно-технічними властивостями, зокрема з підвищеною міцністю, довговічністю з бетонних сумішей підвищеної рухливості.[3]

III. Аналіз останніх досліджень і публікацій

Останніми роками багато уваги приділялось саме дослідженням з визначення способів регулювання параметрів системи на стадії замерзання води. Відомо, що вміст в воді солей стрімко понижує температуру її замерзання. Якщо в процесі приготування в бетону суміш ввести деяку кількість розчинних солей, то процес тверднення буде протікати і при температурі нижче 0ºС.

Вибір протиморозних добавок і їх оптимальний вміст залежать від виду конструкції, що бетонується, ступеню її армування, наявності агресивних середовищ і блукаючих струмів, температури навколишнього середовища.

Протиморозні хімічні добавки забороняється використовувати при бетонуванні попередньонапружених конструкцій, армованих залізобетонних конструкцій, а також для електрифікованих

залізничних доріг і промислових підприємств, де можливе виникнення блукаючих струмів, що виклткають руйнування бетону.[4] Використання добавок-прискорювачів, що

виявляють протиморозну дію та зберігають рідку фазу в кількості, достатній для протікання процесів гідратації – є одним із шляхів інтенсифікації тверднення портландцементів в нормальних умовах та при від’ємних температурах.

Слід зауважити, що при застосуванні відомих пластифікаторів на основі лігносульфонатів та сульфованих нафталінформальдегідних поліконденсатів проявляються негативні наслідки зокрема корозія арматури та утворення висолів на поверхні конструкцій. Також відомо про негативний ефект блокування даними добавками кінетики раннього структуроутворення систем і підвищена чутливість бетонів до передозування ПАР, що у свою чергу приводить до розшарування суміші.

Враховуючи вищевказане в цьому плані значний інтерес представляє група високорозчинних електролітів великотонажних відходів коксохімічної промисловості. [5]

IV. Експериментальні дослідження

Фізико-механічні характеристики бетону модифікованого добавкою досліджувалися в різних температурних умовах тверднення, а саме знакозмінних температурах температурах (–9...+2оС) та нормальних умовах. Досліджуваними параметрами були міцнісні характеристики .

Результати випробувань бетону з комплексними модифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії показали (рис. 1), що його міцність у нормальних умовах тверднення зростає як у ранні терміни тверднення, так і на 28 добу. З метою наглядності екперименту для порівняння використовувалася добавка-модифікатор «антифриз» при її введенні 1,5% та 2,5% від маси цементу. Представлені діаграми побудовані на експериментальних даних показують, що на 28 добу в нормальних умовах модифікований бетон досягає міцності 52,1 МПа та 54,4 МПа відповідно, що вище на 26 % порівняно з бетоном без добавок. При застосуванні даного модифікатора в умовах знакозмінних температур показик міцності модифікованого бетону порівняно із немодифікованим зростає більше ніж на 40%. Приблизно такі ж результати спостерігаються і на більш ранніх стадіях тверднення (2-7 доба). При твердненні бетону з добавками-модифікаторами протягом 28 діб в умовах знакозмінних температур досягається 80% міцності від R28 бетону, що тверднув в нормальних умовах, у той час як міцність бетону без добавок становить тільки 67% R28 бетону. Проведені експерименти підтверджують ефективність промислового застосування даної добавки в умовах реального будівництва футбольного стадіону у місті

Львові, яке відбувається у зимово-весняний період. Результати отримані при дослідженні зразків товарного бетону з модифікатором «антифриз» практично співпадають з результатами випробувань бетону виготовленого в лабораторних умовах.

Рис.1 Вплив добавки “Антифриз” на міцність бетону.

Висновок

Таким чином, комплексні модифікатори протиморозної дії на основі ПАР (ЛСТ, СНФ, ПКС) та натрію роданіду до яких відноситься досліджувана добавка «антифриз» забезпечують при від’ємних температурах (до -10оС) набір міцності у віці 28 діб не менше 30-40% міцності бетону нормального тверднення. При подальшій витримці такого бетону в нормальних умовах тверднення досягається марочна міцність, що для кліматичних умов України дозволяє споруджувати монолітні конструкції взимку безпрогрівним методом. Практичне застосування товарного модифікованого бетону з використанням добавки «антифриз» при будівництві футбольного стадіону у м. Львові дозволило суттєво знизити вартість будівництва за рахунок зниження трудота енергозатрат при виконанні бетонних робіт, а також скоротити терміни їх виконання.

ЛІТЕРАТУРА

[1] Мидляк Я. Зимове бетонування // Будмайстер. 2001. №19. C.21

[2]http://www.sbh.ru/articles/art2_1.htm Особенности производства бетонных работ на морозе.

[3]Пилипенко О.С. , Суруп В.Ю. , Л.Д. Пашина та ін /Досвід використання пластифікаторів у монолітно-каркасному будівництві /.Будівництво України. - № 3. - 2003. - С. 44-47.

[4].http://www.bibliotekar.ru/beton-5/128.htm

Долговечность бетона. Зимнее бетонирование.

[5]Н.П. Синайко, А.П. Лихопуд, А.Г. Синяки и др Система химических добавок в бетонных и строительнных растворах "Релаксол"/ . / Будівництво України. - 2000. - № 5. - С. 3034

[6]Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: Из-во ассоциации строительных вузов, 2003. - 500 с.

Experimentally the overhead Reynolds’ critical number, even 4754, and by extrapolation of dependence

Re on a diameter, even 5397, is got.

Ключові слова: laminar mode of motion of liquid, Reynolds’ number.

Вступ

Під час вирішенння внутрішньої задачі гідравліки важливу роль відіграє знання режиму руху рідини, що дає можливість правильно визначити втрати напору.Також у багатьох задачах гідроенергетики необхідно враховувати режим руху рідини.Основні вихідні параметри таких задач визначаються результатами експериментальних і теоретичних дослідженьрежиму руху рідини в трубах. Цікавим було отримати верхнє критичне число Рейнольдса шляхом власних експериментів.

У комплексній лабораторії кафедри "Гідравліка та сантехніка" НУ "Львівська політехніка" для студентів, котрі вивчають дисципліни гідравлічного

коливатися в поперечному напрямку, утворюючи хвилясту лінію. Крім того, в підтвердження ламінарного режиму можна спостерігати параболічний профіль швидкості з чітко вираженим максимумом на осі труби. Далі при збільшенні витрати рідини відбувається розрив струминки та утворення вирів. Потім забарвлена струминка розмивається, що свідчить про інтенсивне перемішування потоку, характерне для турбулентного режиму руху рідини . Турбулентні потоки виникають при великих швидкостях і малій в'язкості,ламінарні потоки виникають в умовах малої течії та у в'язких рідинах. На практиці в різних газопроводах, трубопроводах частіше спостерігаються турбулентні потоки навіть при швидкостях менше 1м/с. В гідросистемах технологічного обладнання, де використовуються мінеральні масла, турбулентних режим виникає при швидкостях більше 15м/с. Тоді як при проектуванні таких систем частіше передбачають

циклу, передбачено лабораторну роботу "Дослідження режимів руху рідини" [1]. Лабораторна установка, яку показано на рис.1, дозволяє візуально досліджувати перехід від ламінарного режиму руху

рідини до турбулентного. При малих швидкостях

ємності,рухається окремою струминкою без змішування з потоком рідини. Це візуально підтверджує наявність ламінарного режиму руху рідини. Потім забарвлена струминка починає

швидкості 4-5м/с. Режим руху в таких трубопроводах, як правило, ламінарний. З фізичної точки зору число Рейнольдса визначається відношенням сил інерції до сил в'язкості в потоці рідини. Якщо частинки рідини в трубі рухаються прямолінійно паралельно до стінок труби і одна до одної.Коли перемішування частинок рідини відсутнє,а рідина в круглій трубі рухається немовби кільцевими шарами,то такий режим руху