Введение. Представлена конструкция и технология непрерывного бетонирования двух массивных наклоненных друг к другу сталежелезобетонных арок (высотой 19 м, пролетом 47 и 81 м) объемом 184 и 283 м3 в несъемной опалубке, функцию которой выполняла стальная оболочка диаметром 2 и 2,5 м, с проектным классом бетона В70.

Целью комплекса конструкторско-технологических работ являлись расчет и проектирование арок, включая расчет термонапряженного состояния массивных конструкций в начальный период после бетонирования, определение рецептурных и температурно-временных параметров технологии производства бетонных работ и контроля качества бетона.

Материалы и методы. Обеспечение жесткости конструкции осуществлено за счет сталежелезобетонного сечения арок, имеющего в сравнении с металлической конструкцией повышенную до 5,5 раза изгибную и до 3,5 раза осевую жесткости. Особенности технологии возведения и контроля качества бетона арок заключались в следующем: использовалась самоуплотняющаяся бетонная смесь с добавками органоминерального модификатора марки МБ 2-30С, суперпластификатора и замедлителя твердения; обеспечивался беспрепятственный теплообмен конструкций с окружающей средой при температуре воздуха 28–33 °С; осуществлялся контроль прочности бетона в конструкции по контрольным образцам, изготовленным из проб смеси, отобранных при бетонировании конструкций.

Результаты. Фактические значения прочности бетона и температурных параметров выдерживания конструкций арок полностью соответствуют проектным требованиям и значениям, определенным расчетом термонапряженного состояния конструкций, в том числе: прочность бетона на сжатие в конструкциях в проектном возрасте составляет 108,1 и 111,3 МПа, соответствует фактическим классам по прочности на сжатие В_ф94 и В_ф97 и превышает требования проекта; максимальная температура бетона в ядре конструкций составила 57–68 °С; средняя скорость остывания конструкций не превышала 5 °С/сут; перепад температуры по длине конструкций составил 0,6–0,8 °С/м; разность температуры между ядром и поверхностью стальной оболочки, а также поверхностью оболочки и окружающей средой не превышала 20 °С.

Выводы. Предложенные подходы, учитывающие особенности расчета, конструирования, технологии возведения и контроля качества бетона, могут использоваться при строительстве технически сложных сталежелезобетонных конструкций в несъемной опалубке.

Введение. В ходе исследования выполнено расчетное обоснование прочности железобетонной балки, усиленной композитными материалами. На первом этапе разработана упругая конечно-элементная модель для анализа распределения напряжений и расчета необходимой площади армирования. На втором этапе включена нелинейная деформационная модель бетона, учтен процесс трещинообразования. Итерационные расчеты показали достижение предельного состояния конструкции. На третьем этапе была создана модель с внешним композитным армированием. Усиление уменьшило прогиб с 7,36 до 6,47 мм, снизило напряжения в арматуре на 17,46 % и увеличило несущую способность на 32 %. Планируются экспериментальные исследования, включая учет динамических воздействий и температурно-влажностных факторов.

Цель. Исследование эффективности применения композитных материалов на основе полимеров, армированных волокнами, для усиления железобетонных конструкций; сравнение напряженно-деформированного состояния усиленной и неусиленной конструкций.

Материалы и методы. Расчетные исследования железобетонных конструкций выполнялись методом конечных элементов на основе нелинейных моделей в программном комплексе ANSYS.

Результаты. Результатом работы стал анализ напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции с внешним композитным армированием и без него, оценивший эффективность усиления в повышении прочности и долговечности. Основная задача – моделирование и анализ таких конструкций, включая влияние композитов на снижение напряжений, уменьшение прогибов и увеличение несущей способности.

Выводы. Результаты показали, что применение композитных материалов для внешнего армирования железобетонных конструкций эффективно снижает напряжения в арматуре, уменьшает прогиб и предотвращает образование трещин под композитным покрытием. Максимальные растягивающие напряжения в арматуре снизились на 17,46 %, а несущая способность конструкции увеличилась на 32 % (с 126,75 до 167,31 кН).

Введение. Замена традиционных (природных) заполнителей на промышленные отходы при производстве бетонов является одним из важнейших резервов экономии материальных и энергетических ресурсов в строительной индустрии Российской Федерации. Лом бетонных, железобетонных конструкций и изделий, который образуется при сносе физически и морально устаревших зданий и сооружений, а также при их разрушении после природных катастроф и вооруженных конфликтов, относится с точки зрения утилизации в технологии бетонов к наиболее перспективным отходам. Использование бетонных отходов практически позволит обеспечить внедрение важнейшего принципа безотходности технологических процессов (при производстве сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций) и создать условия для выполнения важных социальных, экономических и экологических задач.

Цель. Подбор составов и исследование нормируемых параметров самоуплотняющихся бетонов на основе рециклинговых (бетонных) щебня и песка с использованием в качестве минеральной добавки мелких фракций рециклингового песка, а также сравнение их свойств с аналогичными по составу самоуплотняющимися бетонами на основе природного щебня и песка.

Материалы и методы. Для проведения исследований в качестве крупного заполнителя использовали рециклинговый (бетонный) и гранитный (природный) щебень по ГОСТ 8267-93. В качестве мелкого заполнителя использовали рециклинговый (бетонный) и природный песок по ГОСТ 8736-2014. В качестве минеральной добавки применяли мелкие фракции рециклингового песка. В качестве вяжущего применяли портландцемент по ГОСТ 31108-2020. В качестве добавки применяли суперпластификатор «Полипласт Таргет» по ГОСТ 24211-2008. Воду затворения применяли по ГОСТ 23732-2011.

Результаты. Реологические свойства, морозостойкость и истираемость мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов на основе рециклинговых заполнителей идентичны аналогичным показателям самоуплотняющихся бетонов на основе традиционных заполнителей. Прочность, плотность и марка по водонепроницаемости мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов на основе рециклинговых заполнителей ниже аналогичных показателей мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов на основе традиционных заполнителей.

Выводы. По результатам проведенной работы выявлено, что вторичные (рециклинговые) щебень и песок, а также мелкие фракции вторичного (рециклингового) песка (удельной поверхностью не ниже 230 м²/кг) пригодны для производства самоуплотняющихся бетонов. Самоуплотняющиеся бетоны на основе вторичных (рециклинговых) щебня и песка могут наравне с самоуплотняющимися бетонами на основе традиционных щебня и песка применяться в строительной отрасли Российской Федерации.

Введение. Обеспечение надежной работы гидротехнических сооружений неразрывно связано с обеспечением прочности и долговечности их конструкций. Для работы гидротехнических сооружений характерны длительные сроки эксплуатации, поэтому обеспечение долговечности является основой надежной эксплуатации сооружений. В современной практике проектирования бетонов существует несколько методов повышения плотности, прочности и влагостойкости бетона, в том числе использование пластифицирующих добавок.

Цель. Изучение текучести цементного теста, модифицированного современными химическими добавками-пластификаторами.

Материалы и методы. В качестве вяжущего материала использован портландцемент типа ЦЕМ I 42,5Н. Для определения показателей текучести цементного теста применялись суперпластификаторы отечественного и импортного производства: BASF MasterGlenium ACE 430, BASF MasterGlenium 808 PAV, Sika Sikament BV 3M, СП Основит Сэйфскрин SPP1. Методика включала комплексный обзор литературных источников, стандартизованных методик определения расплыва цементного теста (с помощью прибора Суттарда) и подбора составов.

Результаты. Установлено, что использование эффективных суперпластификаторов в оптимальных дозировках позволяет значительно повысить текучесть цементного теста. Применение BASF MasterGlenium ACE 430 в дозировке 1,5 % увеличивает начальный расплыв в 5,5 раза, а через 120 минут диаметр расплыва превышает контрольный состав в 4,5 раза. Использование BASF MasterGlenium 808 PAV в дозировке 0,9 % повышает начальный расплыв в 2,9 раза, достигая максимума (236 мм) через 60 минут.

Выводы. Применение эффективных суперпластификаторов в оптимальных дозировках позволяет значительно улучшить текучесть цементного теста, что важно для обеспечения качественного бетонирования сложных гидротехнических конструкций. Результаты исследования вносят вклад в развитие технологий повышения надежности и долговечности гидротехнических сооружений.

Введение. Строительные аддитивные технологии в настоящее время относятся к технологиям формирующихся рынков будущего, то есть технологические решения еще не сформированы, но потенциально способны обеспечить в перспективе значительный объем потребления.

Цель. На основе анализа 20-летнего периода развития науки и практики в области строительных аддитивных технологий выявить основные достижения и нерешенные проблемы, обозначить перспективы развития.

Потенциал аддитивных технологий в строительстве связан с возможностью создания строительных объектов бионического дизайна, который предполагает сочетание свободы внешней формы и организованного внутреннего пространства конструкций объекта, в котором масса материала располагается только по линиям действующих напряжений. Это может обеспечить радикальное снижение массы материала в объеме конструкции, изменить принципы проектирования и строительства.

Практика применения строительных аддитивных технологий в современном строительстве. На основе анализа типичных реализованных проектов показано, что к настоящему времени их внедрение ограничивается малоэтажным жилищным строительством, созданием объектов функционально-декоративного и специального назначения. В настоящее время роботизированный процесс 3D-печати используется только для возведения оболочки вертикальных конструкций строительных объектов, остальные конструкции данных объектов изготавливаются по традиционной технологии бетонного литья, что определяет их высокую стоимость.

Нерешенные проблемы и факторы, сдерживающие внедрение строительных аддитивных технологий, состоят в отсутствии методов проектирования, нормативной базы, эффективных универсальных технологических комплексов, достаточной номенклатуры составов смесей для печати. Представлены подходы к решению данных проблем.

Перспективы развития. К рациональным направлениям внедрения строительных аддитивных технологий на текущем технологическом уровне отнесено следующее: возведение малых строительных объектов, особенно на территориях с суровыми климатическими условиями, где отсутствует развитая база строительной индустрии; внедрение строительных аддитивных технологий в индустриальное домостроение для отделки фасадов зданий; внедрение печати элементов декоративной инфраструктуры жилых комплексов.

Основная часть. В статье рассмотрены рекомендации по предварительной подготовке и выдержке образцов, приведенные в существующих отечественных и зарубежных стандартах испытаний карбонизации бетонов. Условия воздействия ускоренной карбонизации влияют на механизм процессов и степень изменений, которые испытает материал. В будущих итерациях стандартов приоритетным должно стать понятие «индекса зрелости». Необходимо обеспечить прямое сравнение результатов различных исследований и улучшить понимание того, как внутренние свойства отдельных видов бетона связаны с их устойчивостью к карбонизации, определить принципы точного перевода скоростей карбонизации при ускоренных испытаниях в скорости карбонизации в естественных условиях для различных типов бетона. В статье рассмотрены подходы к проектированию долговечности железобетонных конструкций, основанные на предписывающих и эксплуатационных характеристиках. Часто прямая корреляция между коэффициентом карбонизации и прочностью на сжатие в бетонах с минеральными добавками не выявляется, особенно когда эксплуатационные характеристики определяются при ускоренных испытаниях. Поэтому модели деградации таких бетонов под воздействием углекислого газа при полувероятностных, вероятностных расчетах и оценке срока службы нуждаются в определенном уточнении.

Выводы. Существующие стандарты на определение глубины карбонизации имеют значительные отличия друг от друга, в частности в вариантах подготовки образцов, условий твердения, условиях при испытании в камере карбонизации. Это приводит к различным результатам при испытаниях по разным стандартам. Подход к оценке долговечности и сроков службы железобетонных конструкций на основе эксплуатационных характеристик можно считать важным продвижением в проектировании конструкционного бетона. В настоящее время ограничения в этом подходе связаны с тем, что различные процессы разрушения, влияющие на поведение железобетонных конструкций, изучены не полностью и описаны не во всех необходимых деталях, лабораторные методы испытаний не всегда отражают реальные условия эксплуатации, а изменение качества бетона в пределах конструкции определяется неоднородностью и анизотропией свойств, наличием дефектов, зависящими от времени параметрами (усадка, ползучесть) и другими вероятностными факторами.