сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
Зиятдинова АН, магистрант Научный руководитель др техн. наук, профессор Сулейманова Л.А. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ КРОВЕЛЬ Слой гидроизоляции – важнейшая часть конструкций кровельного пирога. Для гидроизоляции крыши используются различные битумные, битумно-полимерные материалы, мембраны, мастики. Грамотно спроектированная и качественно выполненная гидроизоляция кровли защищает конструктивные элементы здания от преждевременного разрушения, которое может происходить под воздействием влаги. На сегодняшний день существуют два типа кровель – плоские и скатные. Плоская эксплуатируемая кровля предусматривает однотипную инверсионную систему (рис. 192 Рисунок. Конструкция инверсионной кровельной системы 1 – финишное покрытие, 2 – цементно-песчаная смесь, 3 – геотекстить, 4 – слой гравия, 5 – геотекстиль, 6 – теплоизоляционный материал, 7 – геотекстиль, 8 – гидроизоляция, 9 – битумный праймер, 10 – стяжка цементно-песчаная армированная, 11 – уклонообразующий слой из керамзита, 12 – железобетонное основание Монтаж гидроизоляционного ковра производится по уклонообразующему слою керамита и цементно-песчаной стяжки. Все поверхности основания огрунтовываются битумным праймером для лучшей адгезии материала к основанию. Перепады температур, влажность и ультрафиолет плохо сказываются на долговечности тротуарного или асфальтобетонного покрытия и располагающуюся под ним тепло- и гидроизоляцию [1, 2]. Защиту гидроизоляции обеспечивают вышележащие слои кровельной системы, гидроизоляционный материал подслоем утеплителя одновременно выполняет роль пароизоляции [3-5]. В качестве теплоизоляционного материала эксплуатируемых кровель применяются плиты из экструзионного пенополистирола с низким водопоглащением и высокой прочностью на сжатие [6]. Конструкция с устройством гидроизоляционного слоя поверх теплоизоляции непригодна для крыш с повышенной проходимостью или для устройства парковок для автомобилей [6, 7]. Для создания дренажного зазора и быстрого отвода воды на полистирол укладывают профилированную мембрану. Далее производится укладка финишного покрытия. Правильно подобранная гидроизоляция обеспечивает нормальную эксплуатацию зданий и конструкций, повышает их 193 надежность и долговечность и должна обладать следующими свойствами высокая прочность и устойчивость к механическим воздействиям, эластичность, неподверженность к влажности и ее негативным последствиям, способность сохранять свои свойства в широком диапазоне температур, устойчивость к УФ-лучам и другим атмосферным воздействиям, паропроницаемость, отсутствие возможности накапливаемости конденсата и химическая стойкость. Основные физико-механические характеристики материалов представлены в табл. Таблица Основные физико-механические характеристики гидроизоляционных материалов Показатель Мягкие рулонные материалы Битумно- полимерные рулонные материалы Мембраны ПВХ-П Жидкая гидроизоляционная резина Битумно- полимерные мастики Величина разрывной нагрузки, кгс 22…32 40…60 102 260 400 Теплостойкость в течение 2 часовне менее, ̊ С + 80 + 100 + 120 + 95 + 75…+ 100 Водонепроницаемость при давлении 0,01 кгс/см 2 , часов 72 отсутствие признаков возникновения воды 24 отсутствие признаков возникновения воды 72 Водопоглощение в течение 24 ч, % по массе - 1 0,07…0,1 0,5…2 0,5…1 Гибкость / нет трещин на R = 25 мм при t, ̊ С 5 - 25 Не выше - 50 25 - 35…- 5 Климатическая стойкость, ̊ С - 30…+ 60 - 30…+ 100 - 50…+ 80 - 50… + 85 - 40…+50 Огнестойкость Г Г, Г, Г Г, Г, Г Г Г, Г, Г Морозостойкость, гибкость на стержне 5 мм, ̊ С - - 45 - 35… - 40 - 15 - 40 Паропроницаемость гм 24 ч. - - 0,5 0,03 - Срок службы, г 10…25 30 20…25 20…25 20 Битумно-полимерные рулонные материалы имеют следующие достоинства высокая надежность гидроизоляции, долговечность и простота использования, сжатые сроки проведения работ – гидроизоляционные работы можно производить значительно быстрее, чем с использованием мастики. В расплавленном состоянии 194 образуется слой с высокой адгезией, который схватывается с любой поверхностью. Основной проблемой протечек кровли является общее старение гидроизоляционного ковра. Устройство инверсионной кровли существенно продлевает срок службы гидроизоляции, а гидроизоляционный слой в свою очередь помогает уменьшить количество влаги в кровельном пироге и защищает конструкцию крыши от преждевременного износа. Библиографический список 1. Рябчевский И.С. Факторы, влияющие на снижение эксплуатационных свойств кровель в зимний период // IV Международный студенческий строительный форум – 2019 (к 65- летию БГТУ им. В.Г. Шухова): сб. докл.: в 2 т. - Белгород Изд-во БГТУ, 2019. – Т. С. 94-97. 2. Сулейманова Л.А., Рябчевский И.С. Образование и устранение наледи на скатных крышах с неотапливаемым чердаком // Сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова Наукоемкие технологии и инновации. Белгород, 2019. С. 94-98. 3. Сулейманова Л.А., Медведев С.А., Рябчевский И.С. Применение инновационных технологий при реконструкции кровель гражданских зданий // Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов III Международной научно-практической конференции к 65- летию БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. С. 275-279. 4. Сулейманова Л.А., Медведев С.А. Анализ причини способов реконструкции кровель гражданских зданий // В сборнике Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов III Международной научно-практической конференции к 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. С. 271-275. 5. Башкатов А.В. Гидроизоляционные материалы для плоской кровли зданий и сооружений // В сборнике Международный студенческий строительный форум - 2018 (К 165-летию со дня рождения В.Г. Шухова). Сборник докладов в х томах. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2018. С. 229-235. 6. Трефф Э. Перс нем. Бердичевского В.Г.; Под ред. Мазалова АН. Долговечные конструкции плоских крыш – М Стройиздат. 1988. – 136 сил. «ТехноНИКОЛЬ» Плоские крыши / сборник строительных систем, том 3 Электронный ресурс https://www.tn.ru/data/list/cat/pdf/pk.pdf (дата обращения 28.10.2020) Зиятдинова АН, магистрант Атапина НА, студент Научный руководитель др техн. наук, профессор Сулейманова Л.А. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ КРОВЕЛЬ Устройство эксплуатируемой кровли является одним из наиболее ключевых способов повышения функциональности гражданских зданий, целью которой является увеличение рекреационной зоны города. Главными элементами конструкций данной кровли обычно служат слои покрытия (асфальтобетон или тротуар и растительный слой) теплоизоляция, фильтрующие слои, водонепроницаемая гидроизоляция и слои, обеспечивающие скользящее опирание несущих конструкций [1]. Материалы кровельного пирога подвергаются периодическому отсыреванию и высушиванию, воздействию УФ-лучей, нагреву, замораживанию, климатическим нагрузкам [2]. Для длительной работы в таких условиях материалы должны быть атмосферостойкими, светостойкими, коррозионностойкими, водонепроницаемыми, стойкими к перепадам температур, имеющими достаточную прочность, а также технологичными и экономичными [4]. Благодаря правильно подобранному утеплителю происходит увеличение термического сопротивления конструкции крыши, что снижает теплопотери и сокращает расходы на отопления зданий в целом. При конструировании эксплуатируемых кровель важно учитывать порядок расположения слоев материалов. В случае инверсионной кровли (рис. 1) утеплитель расположен выше гидроизоляции, поэтому теплоизоляционный слой должен обладать высокой прочностью. 196 Конструкция с устройством гидроизоляции поверх теплоизоляции оказывается непригодной для проезда автотранспорта (рис. 2) [1, 5]. Рисунок 1. Инверсионная система под пешеходную нагрузку 1 – тротуарная плитка, 2 – цементно-песчаная смесь, 3 – геотекстить, 4 – слой гравия, 5 – геотекстиль, 6 – теплоизоляционный материал, 7 – геотекстиль, 8 – гидроизоляция, 9 – битумный праймер, 10 – стяжка цементно-песчаная армированная, 11 – уклонообразующий слой из керамзита, 12 – железобетонное основание Рисунок 2. Инверсионная система под автомобильную нагрузку 1 – два слоя асфальтобетона, 2 – распределительная железобетонная плита, толщиной не менее 100 мм, 3 – полиэтиленовая пленка, 4 – теплоизоляционный материал, 5 – геотекстиль, 6 – гидроизоляция 7 – битумный праймер, 8 – стяжка цементно-песчаная армированная, 9 – уклонообразующий слой из керамзита, 10 – железобетонное основание 197 Следует отметить, что при разных условиях эксплуатации эффективность эксплуатируемой кровли зависит от физико- механических свойств применяемого утеплителя. Сравнительный анализ основных свойств теплоизоляционных материалов представлен в таблице. Таблица Основные характеристики теплоизоляционных материалов Показатель Каменная вата Экструзионный пенополистирол Пеностекло Теплопроводность, Вт/м 2 ℃ 0,033…0,046 0,028…0,031 0,045…0,060 Прочность на сжатие при 10 ной деформации, кПа, не менее 30…100 300…500 400…1200 Сжимаемость, % не более 20 - - Влажность по массе, % не более 0,5 - - Водопоглощение по объему, % не более 1,5…2,0 0,2 2,5…5 Горючесть НГ Г, Г НГ Предел температурного применения, ℃ до 600…700 от -70 до +75 От -200 до +500 Экономическая целесообразность, руб зам от 5259 от 4605 от 21800 Исходя из сравнительной таблицы легко определиться с выбором теплоизоляционного материала для конструкций эксплуатируемых кровель. Следует отметить, что при устройстве теплоизоляционного слоя инверсионных крышлучше всего применять экструзионный пенополистирол с прочностью на сжатие при ной линейной деформации не менее 300 кПа – для неэксплуатируемых крыши эксплуатируемых зеленых и крыш под тротуарную нагрузку экструзионный пенополистирол с прочностью на сжатие при ной линейной деформации не менее 500 кПа – для эксплуатируемых крыш под автомобильную нагрузку. 198 Газонаполненные пластмассы характеризуются высокой теплоизолирующей способностью в сочетании с низкой плотностью и, следовательно, уменьшенным расходом полимерного сырья при достаточной прочности. Недостатком пластмасс является ограниченная теплостойкость большинство из них горючи и выделяют при горении токсичные вещества. Если крыша неправильно теплоизолирована, то при контакте нагретого воздуха из помещения с холодной поверхностью покрытия неизбежно выпадение конденсата. Верно подобранный теплоизоляционный материал играет важную роль в создании благоприятного микроклимата в помещениях, уменьшает теплопотери и сокращает расходы на обогрев здания. Библиографический список 1. Трефф Э. Перс нем. Бердичевского В.Г.; Под ред. Мазалова АН. Долговечные конструкции плоских крыш – М Стройиздат. 1988. – 136 сил. Рябчевский И.С. Факторы, влияющие на снижение эксплуатационных свойств кровель в зимний период // IV Международный студенческий строительный форум – 2019 (к 65- летию БГТУ им. В.Г. Шухова): сб. докл.: в 2 т. - Белгород Изд-во БГТУ, 2019. – Т. С. 94-97. 3. Румянцев Б.М., Ляпидевская ОБ, Жуков АД. Системы изоляции строительных конструкций учебное пособие / е изд, перераб. и доп. Москва Изд-во Моск.гос.строит.ун-та, 2016. 596 с. 4. Сулейманова Л.А., Медведев С.А., Рябчевский И.С. Применение инновационных технологий при реконструкции кровель гражданских зданий // Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов III Международной научно-практической конференции к 65- летию БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. С. 275-279. 5. «ТехноНИКОЛЬ» Плоские крыши / сборник строительных систем, том 3 Электронный ресурс https://www.tn.ru/data/list/cat/pdf/pk.pdf (дата обращения 18.10.2020) 199 Кононова И.Е., студент Научный руководитель канд. техн. наук, доц. Малюкова МВ Белгородский государственный технологический университет В.Г.Шухова, г. Белгород, Россия АНАЛИЗ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Бетон в настоящее время один из наиболее распространенных строительных материалов, однако ужесточение условий эксплуатации бетонных конструкций требует постоянного совершенствования прочности бетона, трещиностойкости, его сопротивления динамическими ударным воздействиям, абразивному износу и т.д. Существенный недостаток обычного бетона – низкая прочность на растяжение и изгиб. В фибробетоне же растягивающее напряжение принимают на себя волокна фибры. Металлическая фибра улучшает механические характеристики бетона после набора им прочности, те. выполняет силовые функции. Армирование бетона такой фиброй способствует увеличению его прочностных характеристик предел прочности при растяжении увеличивается в 2,5 раза, при изгибе в 3,5 раза и при сжатии в 1,5 раза. Фиброволокно обладает отличной гидратацией, контролируя равномерное распределение воды в структуре бетона. Фибробетон это композиционный материал, состоящий мелкозернистой цементной смеси бетона и наполнителя, в качестве которого выступает фибра или фиброволокна [1]. Под названием фибра подразумеваются волокна из металла, отрезки тонкой стальной проволоки, а также из стекла, полимеров [2]. Фибра добавляется в бетон на стадии его производства, выполняя функцию армирующего компонента, и способствует улучшению качества бетона, повышая его деформативность, трещиностойкость, водонепроницаемость и морозоустойчивость. Сталефибробетонные конструкции по виду армирования рассматриваются как Фибробетонные – при расчетном армировании только фибрами, равномерно распределенными по объему элемента Комбинированно армированные – при их расчетном совместном армировании стальными фибрами и стальной стержневой арматурой. Основным достоинством этого материала является то, что свойства компонентов при взаимодействии умножаются, образуя синергетический эффект те. эффективность итогового материала выше, чем сумма отдельных компонентов. Расположении нагрузок на фибру определяется коэффициентом ориентации [3]. 200 Рис. 1. Свойста сталефибробетона и бетона в % На рис. 1 показано сравнение характеристик сталефибробетона и обычного бетона. Можно сделать вывод о том, что внутренние нагрузки снижаются и мы видим положительную динамику характеристических свойств бетонных конструкций из сталефибробетона предел прочности при растяжении в 2,5 раза, трещиностойкость в 4 раза, ударная прочность увеличилась враз, истираемость в 2 раза, морозостойкость в 2 раза, термостойкость враз, коррозийная стойкость в 2 раза, кавитационная стойкость в 3 раза. Наибольший интерес представляют 2 свойства это ударная прочность и трещиностойкость [4]. На базе проведенных научных разработок и опытов из сталефибробетона изготавливают оголовки забивных свай. Оголовок сваи выполняет связующую функцию между опорой и плитой. Использование данного материала позволяют забивать сваи с меньшим усилием на большую глубину т.к оголовок не осыпается и прекрасно сопротивляется ударным нагрузкам, которые оказывает копровая установка, а также имеет хорошую стойкость к абразивным воздействию грунта, в который погружается данная свая. Прочность на растяжение в сталефибробетоне зависит от многих факторов. Дело в том, что при определении расчетного сопротивления на растяжение учитывается только та фибра, которая располагается в рабочем направлении. В определении расчетного сопротивления на сжатие учитывается только та фибра, которая перпендикулярна прилагаемому сжимающему усилию. При сжатии образцы разрываются в поперечном направлении и фибра, которая 201 располагается поперек будет препятствовать поперечному разрыву, а фибра которая параллельна сжимающей нагрузке не будет участвовать в работе. Поэтому можно сказать, что основное преимущество сталефибробетона в прочности при растяжении. Как раз для этих элементов более предпочтительны тонкостенные плоские элементы. При определении прочности сталефибробетона на растяжение есть еще один интересный момент. Дело в том, что фибробетон может разрушаться по двум сценариям первый, когда фибра выдергивается из бетона. Это происходит в случае, когда недостаточная длина при анкировке волокна в бетоне, она продергивается и прочность волокна недоиспользуется. Поэтому нужно стремиться ко второму случаю, когда рвется само волокно, а его концы остаются в бетоне, что является наиболее приемлемыми рабочим вариантом. На этот процесс влияет множество факторов фибра прямая или волнистая, шероховатая либо гладкая. Фибра в бетон добавляется 0,5 – 3 % от объема. Те 40 – 200 кг стальной фибры на куб бетона. В железобетоне в зависимости от несущей способности расход арматуры находиться в таком же диапазоне от 70 до 150 кг на куб бетона [5]. Рис. 2. Испытание плит статическими нагрузками. Состояние перед снятием нагрузки Ширина одной плиты 60 см, высота см , длинам. Нагрузка равна 1 т./ м 2 , что для большинства жилых и общественных зданий более , чем достаточно. 202 Рис. 3. Поперечное сечение элемента (1-1) На Рис. 3. представлена тонкостенная оболочка из фибробетона таврового сечения с 2 ребрами, толщиной полки 2 см и толщиной стенок 3 см. В железобетонных конструкциях такая форма перевернутого таврового сечения является не очень эффективной, поскольку прочность бетона в конструкции не учитывается, поэтому весь бетон в перевернутом тавре в железобетонных конструкциях по сути дела бесполезен. Но этот вопрос решается с применением фибробетона, поскольку этот материал самодостаточен, в этих плитах нету регулярной арматуры в виде стержней и этот материал по максимуму включается в работу, поэтому форма сечения в виде тавра наиболее эффективна т.к. бетон в полке по максимуму работает на растяжение. Тонкостенная полка и стенка выгодно сочетает в себе свойства ориентирования по плоскости и получения наибольшего сопротивления растяжения. В данном сечении полка и стенка имеют разные параметры фибрового армирования и поскольку она работает в основном на растяжение, то и свойства фибры ориентировано направлены на то, чтобы повысить сопротивление сталефибробетонного растяжения в стенке. Полка имеет разные зоны фибрового армирования, поэтому центральная часть плиты, где наибольший изгибающий момент, количество фибры больше, а по краям изгибающий момент меньше и соответственно фибры меньше, то есть эпюры материалов сталефибробетона по максимуму приближена к реальной эпюре изгибающих моментов. Таким образом за счет тонкостенных элементов конструкции, раздельного армирования полки и стенки, зонового армирования данная конструкция оптимизируется. Она очень легкая, тонкая и ажурная, нов тоже время обладает высокой несущей способностью. Такой конструктив позволяет без проблем перекрывать различные жилые и общественные здания с каркасной конструкцией пола, те. между ребрами пространство будет утепляться, далее прокладываться коммуникации, а сверху по лагам будет устраиваться пол. 203 Сфера применения фибробетона весьма обширна. Бетон, армированный стальной фиброй, идеален для заливки промышленных полов, облицовки тоннелей, строительства резервуаров большого размера. Из сталефибробетона можно отливать прочные шпалы, фундаменты под оборудование ударного и динамического действия, монолитные и сборные покрытия дорог, настилы мостов, берегозащитные элементы. Плиты из фибробетона хорошо зарекомендовали себя в дорожном строительстве [6]. Таких применение в качестве несъемной опалубки при сооружении мостов позволяет значительно ускорить и упростить процедуру заливки конструкций. При этом благодаря своей отличной совместимости с бетоном она является составной частью монолитной бетонной конструкции. Благодаря звукоотражающим свойствами высокой прочности стеклофибробетон незаменим при устройстве шумозащитных экранов вдоль оживленных автомагистралей и железнодорожных путей, предназначенных для высокоскоростного движения поездов. Высокая степень прочности к воздействию химических веществ дает возможность использовать этот материал при сооружении канализационных коллекторов, водоотводных лотков и гидроизоляционных покрытий. К сожалению в России, в сложившихся в последнее десятилетие экономических условиях, сталефибробетон не получил широкого распространения и преимущественно используется в промышленных полах, полах складских помещений, а также при изготовлении банковских хранилищ. Не менее важной областью применения сталефибробетона является изготовление сборных конструкций. Проблема заключаются в необходимости не только переработки существующих рабочих чертежей определенных серийно ив проведении зачастую дорогостоящих и трудоемких испытаний конструкций нагружением. Библиографический список 1. СП 360.1325800.2017 Конструкции сталефибробетонные. Правила проектирования. 2.Сулейманова Л.А., Малюкова МВ, Крушельницкая Е.А. Высокопрочные декоративные бетоны // В сборнике Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов Международной научно-практической конференции (к 165-летию со дня рождения В.Г. Шухова). 2018. С. 422-425. 204 3. Уваров В.А., Клюев СВ, Орехова Т.Н., Клюев А.В., Дураченко А.В. Получение высококачественного фибробетона с использованием противоточного пневмосмесителя // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 8. С. 54-56. 4. Пухаренко Ю.В. Прочность и долговечность ячеистого фибробетона // Строительные материалы. 2004. № 12. С. 40-41. 5. Погорелова И.А., Малюкова МВ, Корякина А.А. Применение сверхэффективных бетонов // В сборнике Наукоемкие технологии и инновации. Сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. С. 133-137. 6. Пухаренко Ю.В. Принципы формирования структуры и прогнозирование прочности фибробетонов Вестник гражданских инженеров. 2004. № 1. С. 98-103. |