Инженерная геология основания и фундаменты дгту

Обновлено: 09.05.2024

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Чмшкян А.В.

В статье приведены результаты крупномасштабных полевых экспериментов по исследованию взаимодействия фундаментов с различными по форме и размерам выступами в подошве с неоднородным лессовым основанием. Показано, что выступ в подошве существенно влияет на НДС основания.

Foundations with no flat sole on the basis of a non-uniform loess

The results of large-scale field experiments to study the interaction of the bases with different shapes and sizes of the protrusions at the bottom with an inhomogeneous loess foundation . It is shown that the protrusion at the base of a significant effect on the VAT base.

Текст научной работы на тему «Фундаменты с неплоской подошвой на неоднородном лессовом основании»

Фундаменты с неплоской подошвой на неоднородном лессовом

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: в статье приведены результаты крупномасштабных полевых экспериментов по исследованию взаимодействия фундаментов с различными по форме и размерам выступами в подошве с неоднородным лессовым основанием. Показано, что выступ в подошве существенно влияет на НДС основания.

Ключевые слова: фундамент, выступ в подошве, напряжения, деформации, штамп, эксцентриситет, среднее давление.

На кафедре «Инженерная геология, основания и фундаменты» (ИГОФ) ДГТУ накоплен значительный опыт исследования свойств лессовых грунтов [1 - 3], проектирования фундаментов зданий и сооружений на основаниях, сложенных такими грунтами [4, 5], капитального ремонта зданий, эксплуатируемых на просадочных грунтах [6, 7], и др.

Значительный объем строительства зданий каркасной конструктивной схемы в сложных инженерно-геологических условиях требует разработки новых и совершенствования существующих видов фундаментов и методов подготовки оснований. Одной из прогрессивных конструкций фундаментов, позволяющих трансформировать эпюру контактных давлений, являются фундаменты с неплоской подошвой, а именно с прямоугольным [8], пирамидальным, коническим [9 - 11], треугольным и другими выступами в подошве. Концентрация контактных давлений под выступом существенно улучшает работу фундамента, уменьшая значения максимальных изгибающих моментов в его расчетных сечениях.

С целью исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) неоднородного лессового основания фундаментов, имеющих не

плоскую подошву, в частности прямоугольный выступ, в РГСУ проведены комплексные крупномасштабные полевые эксперименты.

Были испытаны следующие фундаменты:

- квадратные плоские ШП-60, ШП-90, ШП-120 и ШП-150;

- квадратные с размерами в плане 1,5*1,5 м, имеющие различные по площади выступы в подошве ШВ-60-5, ШВ-90-5 и ШВ-120-5. Фундамент ШВ-60-5 имел размеры выступа 0,6*0,6 м; ШВ-90-5 - 0,9*0,9 м; ШВ-1,2*1,2 м.

- прямоугольные ШВВ с размерами в плане 1,0*1,5 м, имеющие выступ в подошве 0,7*1,2 м.

Для всех опытных фундаментов высота выступа была принята 0,05 м.

С целью определения влияния прямоугольного выступа в подошве на НДС основания и трансформацию эпюры контактных давлений, на этой же экспериментальной площадке был испытан квадратный в плане фундамент с плоской подошвой, имеющей размеры 1,5*1,5 м. Квадратные фундаменты испытывались центральной нагрузкой. Испытания прямоугольных фундаментов осуществлялось при внецентренном нагружении с эксцентриситетами, равными 0,2 и 0,25 м.

Испытания проводились на площадке, сложенной лессовыми грунтами I типа по просадочности. Перед проведением экспериментов было проведено поверхностное уплотнение грунтов трамбованием, что позволило создать в основании фундаментов уплотненную подушку толщиной 1,0-1,2 м.

В процессе экспериментов определялись зависимости осадок опытных фундаментов от передаваемых на них нагрузок, распределение контактных нормальных давлений и напряжений в грунтовом массиве. После достижения давления под подошвой каждого фундамента 0,5 МПа и наступления условной стабилизации производился подъем уровня подземных вод,

который контролировался с помощью пьезометрических скважин, расположенных в различных точках экспериментальной площадки.

Перемещения штампов измерялись с помощью индикаторов, штангенциркуля и реперного устройства, а для определения напряжений в грунтовом массиве использовались мессдозы.

На рис. 1 приведены графики зависимости £ = / (Р) для штампов ШВ-120-5, ШВ-90-5 и ШВ-60-5. Полное внедрение выступа в основание произошло при нагрузках на штампы ШВ-120-5, ШВ-90-5, ШВ-60-5 соответственно 700, 450 и 210 кН.

Так как с момента полного внедрения прямоугольного выступа площадь контакта штампа с основанием увеличивается, что вызывает уменьшение давления, график зависимости £ = /(Р) терпит разрыв.

0.0 0.1 0.2 0.3 а.4 0.5 0.6

Рис. 1. Графики зависимости £ = / (Р) для штампов, имеющих прямоугольный выступ в

Результаты экспериментальных исследований показали, что наличие выступа в подошве фундамента существенно влияет на НДС грунтового основания. В частности происходит увеличение контактных давлений непосредственно под выступом и их уменьшение под краями фундамента. Так как с момента полного внедрения прямоугольного выступа в грунтовое основание поверхность контакта увеличивается на величину площади консолей, то давление под подошвой фундамента резко уменьшается. Так давление под фундаментом ШВ-60-5 уменьшилось с 0,570 до 0,091 МПа, под ШВ-90-5 с 0,521 до 0,187 МПа и под ШВ-120-5 с 0,490 до 0,314 МПа.

Установлено, что для достижения одинаковой осадки, равной, например, 10 мм под фундаментами ШВ-120-5, ШВ-90-5, ШВ-60-5 необходимо создать давления равные соответственно 0,48, 0,35, 0,24 МПа. Вертикальные осевые напряжения в грунтовом массиве достигают максимальных значений на контакте фундамента с основанием, причем чем меньше площадь выступа, тем больше величины напряжений. Так, при давлении на фундаменты ШВ-120-5, ШВ-90-5 и ШВ-60-5, равном 0,1 МПа, вертикальные осевые напряжения на контакте составляют соответственно 0,064; 0,110 и 0,205 МПа. С глубиной основания вертикальные осевые напряжения монотонно убывают, причем основное затухание напряжений (до 90. 97%) происходит в пределах глубины 1,5. 1,8 м от подошвы фундамента. Увеличение площади выступа в подошве незначительно влияет на затухание вертикальных осевых напряжений в грунтовом массиве. При подъеме уровня подземных вод в основании опытных фундаментов дополнительные деформации не наблюдались. Это свидетельствует о том, что грунт в результате предварительного уплотнения полностью потерял просадочные свойства.

В результате испытаний фундаментов ШВВ установлено, что изменение эксцентриситета с 0,2 до 0,25 м практически не сказывается на

величине осадки фундаментов, но приводит к значительному изменению эпюры контактных давлений. При нагружении фундаментов с эксцентриситетом равным 0,2 м контактные давления достигают наибольших значений под краями прямоугольного выступа, расположенного со стороны действия нагружающей силы, а при эксцентриситете 0,25 м под соответствующим краем фундамента.

Так, например, при среднем давлении под подошвой фундамента, равном 0,25 МПа (е = 0,2 м) давление под краем прямоугольного выступа составляет 0,47 МПа, а под краем фундамента 0,18 МПа. При этом же среднем давлении, но е = 0,25 м контактные давления под краем выступа достигают 0,4 МПа, а под краем фундамента 0,58 МПа. В обоих случаях к глубине 1,8.2,0 м напряжения затухают. Окончательные осадки для штампов ШВ-120-5, ШВ-90-5, ШВ-60-5 составили соответственно 11,1; 27,4 и 37,4 мм.

Экспериментальные исследования подтверждают, что выступ в подошве фундамента влияет на НДС основания. В сравнении со штампом, имеющим плоскую подошву, прямоугольный выступ приводит к концентрации контактных давлений под ним, уменьшая их под краями фундамента. Причем чем меньше сторона квадратного выступа, тем больше контактные давления возникают под ним, достигая максимумов под краями выступа.

Таким образом, экспериментальные исследования показали, что наличие выступа в подошве фундамента существенно трансформирует эпюру контактных давлений, что приводит к уменьшению материалоемкости фундамента.

1. Ананьев В.П. Лёссовый покров России. М.: Юриспруденция, 2012. -

2. Гридневский А.В. Системная организация микрострукутр лессовых грунтов Северного Предкавказья и их динамика в ходе природного самоуплотнения// Геология и геофизика Юга России. №4. 2016. С. 39-43.

3. Черкасов С.М. Анализ деформаций лессовых грунтовых при замачивании из котлованов// Научное обозрение. 2014. №11. Ч.2. С. 432-434.

5. Akopyan V., Akopyan A. Experimental and Theoretical Investigation of the Interaction of the Reinforced Concrete Screw Piles with the Surrounding Soil// Procedia Engineering, Volume 150. 2016. рр. 2202-2207.

6. Прокопова М.В., Прокопов А.Ю., Жур В.Н. Усиление просадочных грунтов под существующей застройкой г. Ростова-на-Дону// Труды РГУПС, 2016. №4. С. 79 - 87.

8. Андронов Я.Л. Экспериментальные исследования взаимодействия фундаментов, имеющих прямоугольный выступ в подошве с неоднородным основанием// Вопросы исследования лессовых грунтов и методов возведения фундаментов на них. - Ростов-на-Дону: РИСИ, 1986. С. 50-58.

10. Чмшкян А.В. Определение зоны уплотнения вокруг конических фундаментов// Научное обозрение. 2014. №11. Ч.2. С. 428 - 431.

11. Чмшкян А.В. Определение модулей деформации в неоднородном грунтовом массиве вокруг конических фундаментов// Научное обозрение. 2014. №11. Ч.3. С. 731 - 734.

1. Anan'ev V.P. Lessovyy pokrov Rossii [Loess cover Russia]. Moscow, 2012. 107 p.

2. Gridnevskiy A.V. Geologiya i geofizika Yuga Rossii. №4. 2016. pp. 3943.

3. Cherkasov S.M. Nauchnoe obozrenie. 2014. №11. Part.2. pp. 432-434.

5. Akopyan V., Akopyan A. Procedia Engineering, Volume 150. 2016. Pages 2202-2207.

6. Prokopova M.V., Prokopov A.Yu., Zhur V.N. Trudy RGUPS, 2016. №4. pp. 79 - 87.

8. Andronov Ya. L. Voprosy issledovaniya lessovykh gruntov i metodov vozvedeniya fundamentov na nikh. Rostov-na-Donu: RISI, 1986.

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов является выпускающей и осуществляет подготовку бакалавров, специалистов, магистров и аспирантов строительного профиля, специализирующихся в области инженерной геологии, геотехники и фундаментостроения. Кафедра ведет научные исследования и выполняет хоздоговорные НИР по заказам проектных и строительных организаций, включая инженерно-геологические изыскания, испытания грунтов и строительных конструкций, обследование технического состояния зданий и сооружений, разработку проектов усиления оснований и фундаментов, судебную строительную экспертизу и др. Общий объем хоздоговорных НИР, выполненных кафедрой в 2014-19 гг., составил более 16 млн. руб.

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов сформирована в 1989 году на базе кафедр оснований и фундаментов и инженерной геологии, основанных в 1955-1956 гг. У каждой из них своя история.

Кафедра оснований и фундаментов в 1955 году выделилась из кафедры железобетонных конструкций. Возглавил ее доцент Николаев В.В. (заведовал с 1955 по 1962 год) в то время проректор по научной работе РИСИ. За всю историю кафедрой заведовали: доц. Николаев В.В., доц. Зурнаджи В.А., профессора Гильман Я.Д., Ананьев В.П., Логутин В.В., Воляник Н.В., Приходченко О.Е., Прокопов А.Ю.

Главным научным направлением кафедры долгое время являлись вопросы проектирования и строительства фундаментов на лессовых просадочных грунтах. В период с 1955 по 1960 год коллектив кафедры провел исследования по применению сборных ленточных фундаментов. В начале 60-х годов изучались особенности взаимодействия забивных свай и лессового основания.

С 1968 по 1986 год кафедра проводила научные исследования на базе организованной в РИСИ Проблемной научно-исследовательской лаборатории инженерно-геологических свойств лессовых грунтов и методов возведения фундаментов на них. По результатам этих исследований сотрудниками кафедры и лаборатории было защищено четыре докторские диссертации (Воляник Н.В., Приходченко О.Е., Зотов В.Д., Ананьев И.В.) и целый ряд кандидатских диссертаций в ведущих учебных и научных центрах страны.

Некоторые выпускники РИСИ, дипломировавшиеся по кафедре оснований и фундаментов, достигли значительного положения в научной и практической деятельности. Так, например, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, Лауреат государственной премии РФ Сорочан Е.А., широко известный ученый, является разработчиком действующей нормативной документации (СНИПов, ГОСТов, национальных стандартов по проектированию оснований и фундаментов в РФ).

Доктор геолого-минералогических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, Лауреат премии Правительства РФ Ананьев В.П. является одним из создателей Северо-Кавказкой школы лесоведения, автором 10 учебников и 17 учебных пособий.

Доктор технических наук, профессор Зотов В.Д. организовал фирму «Интербиотех», которая занимается выправлением кренов деформирующихся зданий во многих странах мира по уникальной технологии.

Кандидат технических наук, доцент Таржиманов М.А. руководит СРО «Изыскатели Ростовской области и Северного Кавказа».

Что касается геологических дисциплин, то их преподавание началось в 1946 году. Геологи представляли собой группу и числились сначала за кафедрой стальных и деревянных конструкций, потом за кафедрой строительных материалов, а с 1951 года утвердились на кафедре геодезии. Затем перешли на кафедру оснований и фундаментов.

В 1957 году создана кафедра инженерной геологии, которая была самостоятельной до 1989 года, после чего ее снова объединили с кафедрой оснований и фундаментов. Среди первых преподавателей геологов были А.К. Ларионов (с 1946 по 1956), один из первых доцентов института, защитивший докторскую диссертацию, ассистент З.С. Уколова (с 1946 по 1975 гг.).

В 1954 году на кафедру пришел В.П. Ананьев, который, работая в институте, стал сначала доцентом, затем заведующим кафедрой (с 1956 по 1989 гг.). В 1964 году он стал доктором наук, профессором, а с 1965 по 1987 году был ректором РИСИ.

В нынешнем составе кафедры два профессора, доктора наук – А.Ю. Прокопов, П.Н. Должиков, доцент, кандидат геолого-минералогических наук А.В. Гридневский, доценты, кандидаты технических наук А.В. Чмшкян, М.А. Таржиманов, М.В. Кузнецов, А.Ф. Акопян; В.Ф. Акопян, К.Э. Ткачева, С.А. Стельмах, Е.М. Щербань, ассистент, кандидат технических наук В.Н. Жур, ассистенты А.В. Новосельцев, И.В. Сычев, В.М. Талалаева.

С 1999 по 2013 гг. кафедру возглавлял доктор технических наук, профессор О.Е. Приходченко – известный теоретик и практик в области строительства на просадочных грунтах.

В 2013 г. заведующим кафедрой избран доктор технических наук, профессор, иностранный член Академии строительства Украины А.Ю. Прокопов – специалист в области подземной и строительной геотехнологии.

Специализация в проектировании оснований и фундаментов предполагает освоение студентами методики расчета различных видов фундаментов, в том числе и на лессовых просадочных грунтах и методов устранения просадочных свойств грунтов.

Под руководством ведущих преподавателей кафедры студенты проходят учебную геологическую практику по окончании второго семестра, а также производственную и преддипломную практики после третьего и четвертого курсов обучения.

На кафедре имеется учебно-научная грунтоведческая лаборатория и научно-производственная лаборатория «ГеоТестПроект», оснащенные современным оборудованием, а также геологическая лаборатория с коллекциями минералов и горных пород

Кафедра оснащена современной вычислительной техникой и программными средствами для выполнения исследовательских и учебных работ, располагает коллекциями горных пород и минералов, комплектом учебно-методических указаний и пособий по изучаемым дисциплинам.

Кафедра широко использует инновационные технологии обучения. Повседневные запросы строительной практики удовлетворяются по линии хоздоговорных работ, выполняемых на кафедре преподавателями, аспирантами и студентами старших курсов.

Студенты младших курсов выполняют исследовательские работы и выступают с докладами на семинарах и конференциях. Студенты первых курсов участвуют в геологических экскурсиях и знакомятся с геологическими явлениями и процессами в г. Ростове-на-Дону и пригородных районах. Ежегодно дипломные проекты, выполненные выпускниками кафедры, участвуют в смотрах-конкурсах и занимают призовые места на университетском, региональном и российском уровнях.

При кафедре работает аспирантура. Под научным руководством ведущих специалистов кафедры защищено 53 кандидатских диссертации в области геолого-минералогических наук (научный руководитель профессор В.П. Ананьев), 3 докторских диссертации (научный консультант профессор В.П. Ананьев), 12 кандидатских диссертаций в области технических наук (научные руководители профессора В.В. Логутин, А.Ю. Прокопов, доценты Э.А. Таржиманов, А.Л. Четвериков, М.В. Прокопова).

В настоящее время содержанием госбюджетных научных исследований коллектива является разработка методов подготовки оснований, устройства фундаментов, обеспечения безопасной эксплуатации и долговечности зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на лессовых просадочных грунтах с учетом подтопления городских территорий и оползневых процессов. В рамках этих исследований предложены новые расчетные модели просадочных и набухающих оснований. Разработаны новые технологии подготовки оснований и устройства шпунтовых ограждений, методы расчета армированных и уплотненных массивов. Даны рекомендации по прогнозу изменения физико-механических характеристик грунтов в процессе подтопления, изучены особенности взаимодействия деформированных и реконструируемых зданий с просадочными основаниями.

В 2016 году в соответствии с приказом № 68 от 26.04.2016 г. кафедра «Инженерная геология, основания и фундаменты» вошла в состав АСА ДГТУ.

08.03.01 – «Строительство» (профиль подготовки «Промышленное и гражданское строительство»);

08.05.01 – «Строительство уникальных зданий и сооружений» (специализация – «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений»);

08.04.01 – «Строительство» (профессионально-образовательная программа подготовки «Теория и проектирование зданий и сооружений»);

05.06.01 – «Науки о Земле» (направленность «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение»);

08.06.01 – «Техника и технологии строительства» (направленность «Основания и фундаменты, подземные сооружения»)

Коллектив кафедры ИГОФ, 2020 г.

Инженер-геолог - специалист в области практического применения знаний о строении земной коры, геологических особенностях той или иной местности, структуре и физических свойствах твердых слоев земной поверхности. На практике обеспечивают инженерное сопровождение при проектировании зданий, технических сооружений, мостов, плотин, тоннелей, путепроводов, дорог и иных сложных объектов. Кроме того, в специализацию инженера-геолога входит проведение горно-изыскательских работ, поиск полезных ископаемых, участие в технических расчетах при разработке карьеров, выборе трасс трубопроводов, академические исследования строения земной коры.

Здесь вы можете посмотреть, на каких специальностях в «ДГТУ» можно получить профессию «Инженер-геолог», какие ЕГЭ для этого сдавать, сколько бюджетных мест на специальности, проходные баллы и т.д.

Зарплаты: сколько получает Инженер-геолог *

Начинающий: 35000 ⃏ в месяц

Опытный: 70000 ⃏ в месяц

Профессионал: 200000 ⃏ в месяц

* - информация по зарплатам приведна примерно исходя из вакансий на профилирующих сайтах. Зарплата в конкретном регионе или компании может отличаться от приведенных. На ваш доход сильно влияет то, как вы сможете применить себя в выбранной сфере деятельности. Не всегда доход ограничивается только тем, что вам предлагают вакансии на рынке труда.

Программы бакалавриата и специалитета в ДГТУ по профессии Инженер-геолог

Востребованность профессии

Данная профессия востребована в строительных компаниях, геологических государственных службах и институтах, в компаниях, занимающихся добычей полезных ископаемых. Оплата труда у таких специалистов высокая и может достигать 300 тыс. рублей в месяц. Востребованность на рынке труда достаточно хорошая. Перспективы профессии инженера-геолога многообещающие.

Для кого подходит профессия

Профессия инженера-геолога - трудная и интересная. Основная сложность профессии заключается в частых командировках, а также большой ответственности. Профессия подходит тем, кто:

Интересуется естествознанием;
Любит природу и географию;
Имеет аналитический слад ума;
Способен обрабатывать и систематизировать большие объемы информации;
Обладает хорошим здоровьем;
Готов к длительным командировкам и физическим нагрузкам на открытом воздухе.

Карьера

Профессиональный рост инженера-геолога заключается в достижении высокой квалификации, получении признания в профессиональной среде, а также занятии руководящих административных должностей. Для специалистов, занимающихся собственно геологией возможно получение научных званий и написание научных трудов по данному направлению. Для выпускников, работающих в области инженерного дела, есть возможность уверенного административного продвижения в компаниях, занимающихся проектированием, строительством зданий и сооружений.

Обязанности

Обязанности инженера-геолога можно разделить на два блока. Те, кто занимаются геологическими исследованиями, реализуют такие профессиональные функции, как:

Участие в геологических экспедициях;
Проведение научных опытов при исследовании структуры земной коры;
Сбор образцов горных пород, почв, минералов и т.д.
Работа на ультразвуковых, акустических, электромагнитных и иных специализированных установках по глубокому зондированию земной коры;
Обработка и систематизация данных по ископаемым запасам и минерально-сырьевой базе;

Для тех, кто занимается инженерно-геологическим обеспечением в строительстве, обязанности включают в себя:

В Швейцарии, в научном журнале Applied Sciences опубликованы результаты нового исследований ученых Донского государственного технического университета (ДГТУ). Они разработали компонент, который изменяет свойства бетона, делает его более прочным, устойчивым к образованию трещин. Эксперты высоко оценивают новую разработку: они считают, что теперь бетонные конструкции станут более долговечными и проблема преждевременного разрушения будет решена.

Что не так с бетоном

Строители давно говорили ученым о том, что современный состав бетона нуждается в изменениях, новых свойствах и повышении качества. У этого прекрасного материала есть серьезные недостатки: он непластичен, он растрескивается, у него – по сравнению с другими материалами – низкая прочность на растяжение и низкое отношение прочности к весу.

Разрушение бетона в железобетонных конструкциях является наиболее опасным, поскольку оно может привести к внезапному и прогрессирующему разрушению всего здания или сооружения.

В чем суть нового открытия

Проведены многочисленные исследования, которые показали, что предел прочности при изгибе нового материала увеличился на 79%, предельные деформации при осевом сжатии снизились на 52%, предельные деформации при осевом растяжении снизились на 39%, а модуль упругости увеличился на 33%, увеличение прочности на сжатие составило 35% по сравнению со стандартным бетоном. Эти показатели могут меняться в зависимости от состава волокон-добавок.

Как говорят ученые, бетон сможет иметь эти свойства, если в его составе будет определенный процент этих новых компонентов. И не менее важно, в каком порядке вводить их в бетонную смесь. Как говорит доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Сергей Стельмах, волокна в цементную матрицу нужно вводить перед крупным заполнителем (щебнем и т.п). А если ввести их уже к смеси цемента и щебня, волокна разрушатся и не дадут никакого эффекта.

Свойства бетона можно будет изменять в зависимости от того, для какой конструкции он используется. Здесь важен размер волокон и их количество в смеси. Самые удобные в работе волокна маленького размера делают материал более прочным, а в достаточном количестве и правильно распределенные по цементной матрице они будут повышать теплоизоляцию и контролировать деформации.

Как говорит доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Евгений Щербань, прочность далеко не всегда является главным качеством бутонной конструкции. Иногда большую надежность конструкции обеспечивает как раз деформативность, потому что высокопрочные материалы хрупки и практически лишены пластичности. А когда бетон непластичен и неудобно укладывается, это может стать причиной недоуплотнения, нарушения структуры и даже привести к разрушению всей конструкции.

Еще одно предложение по улучшению качества бетона, которое сделали ученые из Ростова-на-Дону – изменить состав смеси для бетона и заменить щебень керамзитом. Керамзит обладает высокой пористостью, с ним бетон будет легче, а его теплоизоляционные свойства повысятся.

Посмотрите наше обучающее видео о свойствах бетона, необходимых для частного домостроения.

Сотрудники ДГТУ нашли компонент, который продлевает срок службы бетона - элементы, выполненные из него, становятся намного более прочными и устойчивым к появлению трещин. Кроме того, новый компонент бетонных конструкций позволяет варьировать их свойства, подготавливая их к определенным условиям.

Необходимость изменить состав бетона, чтобы улучшить его качество и задать ему нужные свойства, остро стоит в строительной сфере. Как рассказали авторы исследования, это связано с тем, что при всех преимуществах у этого материала есть серьезные минусы — например, низкая трещиностойкость.

"Разрушение бетона в железобетонных конструкциях является наиболее опасным, поскольку оно может привести к внезапному и прогрессирующему разрушению всего здания или сооружения", — пояснил проректор по учебной работе и подготовке кадров высшей квалификации ДГТУ профессор Алексей Бескопыльный.

Разработанный учеными материал состоит из цементной матрицы с равномерным распределением по всему объему специальных волокон различного размера и состава: из стали, полипропилена и базальта. Они влияют на способность бетона деформироваться, то есть делают его более прочным и устойчивым.

Это волокно представляет собой небольшую стальную скобу, изогнутые края которой сопротивляются растяжению и препятствуют локальному разрушению бетона. Исследования показали, что увеличение прочности на сжатие и при изгибе в фибробетоне, изготовленном с применением таких волокон, может составить до 80 процентов относительно стандартного материала.

Кроме того, ученые установили, что при производстве бетона важны не только определенные пропорции дополнительных компонентов, но и порядок введения их в смесь.

"Вводить волокна в цементную матрицу нужно перед добавлением крупного заполнителя, например щебня. Это позволяет компоненту равномерно распределиться по всему объему цементного камня. Если нарушить порядок введения волокон и добавить их уже к смеси цемента и щебня, волокна могут разрушиться и ожидаемый эффект не будет достигнут", — сказал доцент кафедры "Инженерная геология, основания и фундаменты" ДГТУ Сергей Стельмах.

По его словам, важен и размер самих волокон: небольшие повышают прочность материала, а при достаточном количестве и правильном распределении они смогут сдерживать разрушающие деформации и повышать теплоизоляцию, к тому же они наиболее удобны в работе. В зависимости от того, какую конструкцию планируется возводить, бетону можно придавать различные свойства.

"Далеко не всегда прочность выступает главным качеством конструкции. Иногда деформативность может обеспечить большую надежность конструкции, так как высокопрочные материалы хрупки и практически лишены пластичности. А неудобоукладываемый бетон может привести к недоуплотнению, нарушению структуры и вовсе к разрушению всей конструкции", — отметил доцент кафедры "Инженерная геология, основания и фундаменты" ДГТУ Евгений Щербань.

Авторы исследования также предложили изменить смесь для бетона. Обычно она состоит из цемента и щебня, но щебень заменили керамзитом — материалом, обладающим высокой пористостью. Это сделало бетон легче и повысило его теплоизоляционные свойства.

Читайте также: