Введение. Геополимерная технология, предполагающая синтез неорганических полимерных материалов на основе алюмосиликатного сырья и щелочных активаторов, рассматривается как наиболее перспективная альтернатива портландцементу.
Цель. Изучение закономерностей геополимеризации отходов производства базальтовой ваты и разработка технологических приемов повышения эффективности композитов на их основе.
Материалы и методы. Основой для геополимеров служили отходы производства базальтовой минеральной ваты. Армирование проводилось 3 видами фибры: металлокордовой, полипропиленовой и отходами базальтовой ваты. Разработанные материалы исследованы на осадку конуса, прочность на сжатие, изгиб и растяжение, а также на стойкость к проникновению хлоридов. Построена кривая «напряжение–деформации».
Результаты. Несмотря на существенное падение подвижности (за счет фибры), все разработанные фиброгеополимерные составы сохраняют класс средней удобоукладываемости, что допускает их эффективное формование методами виброуплотнения. Геополимерный неармированный образец к 28 суткам достигает превышение прочности по сравнению с традиционным цементобетоном класса В30. Введение фибры незначительно влияет на прочность при сжатии. Сравнение результатов прочности на изгиб и растяжение 28-суточных образцов при твердении в условиях окружающей среды показывает схожую тенденцию с образцами, испытанными на сжатие, демонстрируя при этом, что полипропиленовая и металлокордовая фибра эффективны как по отдельности, так и совместно. Анализ диаграмм деформирования доказывает, что гибридизация фибр различной природы и модулей упругости является наиболее эффективным инструментом трансформации хрупкого геополимерного камня на техногенном сырье в высокопластичный и энергопоглощающий конструкционный материал. Несмотря на то, что коэффициент диффузии D_Cl– для разработанных геополимерных образцов в некоторых случаях превосходит коэффициент для традиционных цементобетонов, полученные значения характеризуют высокие характеристики долговечности.
Выводы. Таким образом, разработанные фиброгеополимерные составы на техногенном сырье, сохраняя среднюю удобоукладываемость, достаточную для эффективного виброуплотнения, превосходят традиционный цементобетон класса В30 по прочности при сжатии к 28 суткам и демонстрируют значительный прирост прочности на изгиб и растяжение благодаря как моноармированию, так и синергетическому эффекту гибридного армирования разномодульными фибрами, что в совокупности с трансформацией хрупкого характера разрушения в пластичный и с высокими показателями долговечности подтверждает их перспективность в качестве высокоэффективного конструкционного материала.

Введение. Известно, что применение инновационных видов арматуры и конструирования армирования позволяют обеспечить значительную экономию металла в железобетонных конструкциях. Однако на расход арматуры также влияют результаты расчетов при проектировании армирования железобетона. Как правило, все расчеты железобетонных конструкций выполняют с помощью компьютерных программ. Требования [1] состоят в определении минимального расхода арматуры, обеспечивающего надежную эксплуатацию конструкций. Однако на практике в программах положения норм часто нарушаются. Арматуры может быть как меньше, так и больше требуемой. Одной из основных причин создавшегося положения является неоднозначная интерпретация норм разработчиками программ. Существуют и прямые нарушения нормативных требований. В результате при одинаковых исходных данных определенное по разным программам армирование может отличаться в несколько раз.
Цель. Проверка правильности расчетов железобетонных конструкций в различных ЭВМ-программах.
Материалы и методы. Рассмотрено три тестовых примера: экспериментально проверенная плита перекрытия, фундаментная плита, а также плита из «ПК ЛИРА-САПР. Руководство пользователя. Обучающие примеры». Армирование конструкций определено по программам ЛИРА-САПР, Арбат, Лира 10, ИНЖ-РУ, Статика и сопоставлено с результатами, полученными по программе ОМ СНиП Железобетон с использованием нелинейной деформационной модели и метода предельных усилий. Проанализирован также характерный случай аварии.
Результаты. Расход арматуры, полученный по различным программам при одинаковых исходных данных, в некоторых случаях оказался весьма значительным – до нескольких раз.
Выводы. Для устранения значительного неоправданного перерасхода арматуры, подтверждаемого приведенными примерами, и повышения надежности конструкций, представляется целесообразной разработка документа с характерными типичными примерами расчетов железобетонных конструкций. Такие эталонные примеры позволят добиться идентичности результатов, получаемых по различным программам при одинаковых исходных данных. Они будут служить ориентиром для всех разработчиков программного обеспечения, инженеров-конструкторов, работников контролирующих организаций.

Введение. Пенобетон представляет собой сложную высокопористую систему, процесс структурообразования которой (переход из золя в гель) определяет его физико-механические и эксплуатационные характеристики. Современным инструментом для описания и моделирования формирования фрактальной поровой структуры и цементной матрицы является теория фрактальной перколяции.
Цель. Анализ фазового перехода матрицы пенобетона из коллоидного раствора в твердое тело с позиций теории фрактальной перколяции на компьютерных моделях агрегации (RLA, DLA, DLCA), а также экспериментальное исследование влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ) на сроки схватывания.
Материалы и методы. В экспериментальной части использованы портландцемент ЦЕМ I 42,5Н, техническая вода и синтетический силиконовый пенообразователь «Пента Пав 430А». Приготавливалось цементное тесто (В/Ц=0,24) в контрольном замесе и с добавкой ПАВ. Сроки схватывания определялись по ГОСТ 30744–2001 с помощью прибора Вика. Теоретическая часть базировалась на анализе моделей диффузионно-ограниченной (DLA) и лимитированной реакцией (RLA, DLCA) агрегации.
Результаты. Установлено, что введение синтетического пенообразователя в диапазоне 0,3–3 % увеличивает сроки схватывания цементного теста в среднем на 30 минут. Показано, что перколяционный переход (начало схватывания) наступает при достижении концентрации химически связанных частиц от 22 до 30 %. Присутствие ПАВ смещает точку начала схватывания, однако критическое соотношение свободных и связанных частиц остается практически неизменным.
Выводы. Сделан вывод о том, что для предотвращения седиментации и формирования прочного каркаса необходимо управлять кинетикой схватывания через водотвердое отношение и введение химических добавок.

Введение. Лёгкие высокопрочные бетоны рассматриваются как перспективный материал для транспортных и инфраструктурных сооружений, однако данные об их сопротивлении многократно повторяющимся нагрузкам остаются ограниченными.
Цель. Экспериментально оценить выносливость лёгкого высокопрочного бетона и сопоставить её с выносливостью двух составов тяжёлого бетона, а также с нормативными уровнями нагружения, ранее определёнными по СП 35.13330.2011.
Материалы и методы. Исследовали лёгкий высокопрочный бетон, тяжёлый высокопрочный бетон и тяжёлый бетон средней прочности. Циклическим испытаниям подвергали призмы размером 100 × 100 × 400 мм при частоте 5 Гц. Испытания выполняли на основе положений ГОСТ 24545–2021 с последовательным снижением относительного уровня максимальных напряжений η. Минимальная нагрузка составляла 10 тс, вследствие чего коэффициент асимметрии цикла изменялся в зависимости от уровня нагружения. За базу испытаний принимали 2 × 10⁶ циклов.
Выводы. Экспериментально установлено, что в принятых режимах циклического нагружения исследованный лёгкий высокопрочный бетон обладает более высокой выносливостью по сравнению с исследованными тяжёлыми бетонами. База испытаний 2 × 10⁶ циклов была достигнута для лёгкого высокопрочного бетона при относительном уровне нагружения η = 0,70, тогда как для тяжёлого высокопрочного бетона и тяжёлого бетона средней прочности соответствующие значения составили 0,50 и 0,40. Полученные результаты подтверждают перспективность применения лёгкого высокопрочного бетона в конструкциях транспортных сооружений, воспринимающих многократно повторяющиеся нагрузки, и указывают на необходимость учитывать вид бетона и его прочностные характеристики при оценке выносливости.

Введение. Особенности технологии изготовления железобетонных конструкций приводят к тому, что физико-механические характеристики бетона зачастую распределены в объеме конструкции неравномерно. Кроме того, расположение арматурного каркаса в конструкции зависит от специфики ее работы, как несущего элемента, и часто отличается в различных зонах конструкции. Соответственно, отдельные зоны железобетонных конструкций могут быть армированы с разным коэффициентом армирования, более или менее плотным расположением рабочей и конструктивной арматуры. В густоармированных зонах конструкций вероятность образования дефектов внутренней структуры бетона (участков недостаточно уплотненного бетона, полостей, каверн и т. д.) возрастает.
Все это приводит к неравномерному распределению свойств бетона по объему изделия, что проявляется в неравномерном распределении скоростей и амплитуд ультразвуковых сигналов.
Очевидно, что при контроле таких железобетонных конструкций проблема неравномерности распределения скорости ультразвуковых волн может привести к погрешностям в определении координат дефектов и толщины изделия в том случае, если при измерении в различных точках одного и того же изделия использовать значение скорости ультразвука, измеренное в одной конкретной точке железобетонной конструкции.
Цель. Повышение точности определения параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса железобетонных конструкций ультразвуковым эхометодом. Разработка алгоритма проведения измерений и методики обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости).
Материалы и методы. В статье использован метод экспериментального исследования натурных конструкций. Теоретические исследования проведены с использованием алгоритмов и методов математической статистики. Количественные оценки, настройка и тестирование систем и алгоритмов измерений проведены с помощью современных средств автоматизации вычислений.
Результаты. Автором предложена методика, позволяющая повысить точность определении параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса железобетонных конструкций ультразвуковым эхометодом. Предложены алгоритм проведения измерений и методика обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости). Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена экспериментальной проверкой материалов исследований.
Выводы. Использование предложенной методики обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры ультразвуковым эхометодом с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости) для железобетонных конструкций с высокой неоднородностью распределения свойств бетона в массиве конструкции позволяет повысить точность определении параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса.

Введение. В связи с развитием новых технологий строительного производства зародились новые типы готовых элементов здания – крупногабаритные железобетонные модули заводской готовности. Одной из важных отличительных особенностей таких модулей является наличие тонкостенных элементов – стеновых панелей, в составе строповочных зон которых размещаются специально разработанные и апробированные закладные изделия, воспринимающие и передающие на модуль растягивающие усилия при подъеме и перемещении в период изготовления и монтажа. Важнейшей задачей является обеспечение сохранности и целостности модулей, имеющих массу до 80 тонн и более, в доэксплуатационной стадии.
Цель. Определение напряженного состояния в конструкции модулей при их подъеме и перемещении в период изготовления и монтажа.
Материалы и методы. Распределение усилий определялось путем пространственного расчета модуля в программном комплексе ЛИРА-САПФИР.
Результаты. В период изготовления и монтажа в продольных стеновых панелях преобладают растягивающие напряжения. Полученные по результатам пространственного расчета модуля изополя напряжений в наиболее нагруженной стеновой панели модуля демонстрируют локализацию растягивающих напряжений в строповочных зонах, через которые передается нагрузка на модуль. В эксплуатационной стадии преобладают сжимающие напряжения. Постановка дополнительного продольного и поперечного армирования в строповочных зонах, а также в зонах ослабленных сечений вблизи проемов и тонкостенных участках стеновой панели с учетом полученного сложного напряженного состояния позволили обеспечить прочность и деформативность конструкции модуля при действии усилий, возникающих при подъеме и перемещении в период изготовления и монтажа.
Выводы. Расположение зон концентрации напряжений различно в доэксплуатационной и эксплуатационной стадиях изготовления модулей, что важно учитывать при их проектировании. Учет выявленного напряженного состояния модулей позволил обеспечить отсутствие дефектов, которые могли бы оказать существенное влияние на эксплуатационную надежность модулей объектов внедрения.

Введение. Промышленные здания с комбинированным железобетонно-стальным каркасом, запроектированные и построенные в советский период, как правило, не проверялись на устойчивость к прогрессирующему обрушению, поскольку соответствующие требования не входили в состав обязательных расчетов того времени. При реконструкции и продлении срока эксплуатации таких объектов действующие нормативные документы требуют выполнения поверочных расчетов с учётом аварийных воздействий, при этом часть расчетных запасов, достаточных ранее, может оказаться исчерпанной из-за роста нормативных нагрузок и введения дополнительных понижающих коэффициентов условий работы.
Цель. Разработка и апробация методики оценки устойчивости несущего каркаса промышленного здания к прогрессирующему обрушению применительно к главному корпусу ТЭЦ, подбор эффективных конструктивных решений по усилению перегруженных элементов.
Материалы и методы. Разработана пространственная стержневая расчётная модель здания в программном комплексе ЛИРА-САПР с детализированным заданием узлов сопряжения железобетонных и стальных элементов. Расчёт на прогрессирующее обрушение выполнен по методике последовательного удаления элементов (alternate load path) с итерационным исключением из расчетной схемы элементов, превысивших несущую способность, вплоть до стабилизации системы или развития недопустимых деформаций.
Результаты. Установлено, что стропильные конструкции покрытия котельного отделения устойчивы к рассмотренным сценариям локального разрушения, тогда как фермы машинного зала первой и второй очередей строительства неустойчивы и характеризуются дефицитом несущей способности до двух раз. Разработаны адресные решения по усилению стальных ферм с введением дополнительных элементов решетки и продольных перехватывающих ферм, подтвержденные повторным расчетом.
Выводы. Предложенная методика позволяет выявлять уязвимые зоны каркасов промышленных зданий комбинированной конструктивной схемы и обосновывать минимально достаточные по объему мероприятия по усилению без остановки эксплуатации здания и полной разборки конструкций.