Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
В последнее время в разных странах возведено в общей сложности более 40км тоннелей метро и в гидротехнических сооружениях с применением сборных элементов (сегментов) обделок из сталефибробетона, для которых было использовано более 4000т фибр "Драмикс" диаметром 0,6-0,8мм и длиной 50-60мм. Расход фибр в сегментах — 40-80КГ.
За последние 20 лет размеры сегментов обделок тоннелей существенно изменились. В 70-е гг. тоннельное кольцо состояло из 10-15 сегментов шириной 0,6-0,8м, причем сами сегменты изготавливались, как правило, из бетона без армирования. В современной практике многих стран тоннельные кольца включают 6-8 сегментов шириной 1-1,5м. Чтобы сегменты могли воспринять напряжения, возникающие при их транспортировании, и усилия, передаваемые на них высокопроизводительными проходческими машинами, и обеспечить при этом отвечающие нормативам высокие эксплуатационные качества тоннелей, их армируют пространственными каркасами с расходом арматурной стали 60-100кг/м3.
Вместе с тем традиционное армирование тоннельных сегментов не лишено недостатков. На рис. 14.2 приведены воздействия, воспринимаемые сегментами обделок в различные моменты работы начиная от изготовления. Наиболее уязвимые участки сегментов — края и углы в зоне неармированного защитного слоя бетона, которые в практических условиях часто разрушаются, вследствие чего происходит обнажение арматурных стержней и возможна их коррозия. При этом водонепроницаемость обделки тоннеля снижается. Продукты коррозии стимулируют дальнейшее разрушение и откалывание бетона. ^v
Извлечение Складиро- Основная
из формы вание и Монтаж работа
транспор- (эксплу-
тировка атация)
Изгиб
тжжжж жжжжж
Растяжение
тшшшш
Сжатие
штш^ш
ттттж тжтж In» Удар
Усадка и температурные эффекты
шштшщ
Рис. 14.2. Воздействия, воспринимаемые сегментами обделок тоннелей
Применение фибр в качестве армирующих элементов, распределенных в бетоне равномерно и достаточно близко к поверхности, дает возможность избежать этих недостатков, так как в объеме сталефибробетонных сегментов отсутствуют неупроч-ненные зоны, что особенно важно в стыках сегментов. При этом существенно повы- шается сопротивление бетона скалывающим усилиям, а риск откола (раздробления) бетона в наиболее опасных зонах сегментов практически исключается.
Обычно сегменты извлекают из форм через 12-24ч после изготовления. Высокая начальная прочность и хорошее когезионное сопротивление фибробетона предотвращают разрушение боковых ребер и углов сегментов во время этой операции, а также при их последующем складировании и транспортировании.
Фибры упрочняют элемент во всех направлениях, что также важно, так как сегменты обделок при эксплуатации находятся в трехосном напряженном состоянии. В результате дисперсного армирования бетона повышается трещиностойкость сегментов. Например, по данным испытаний [18] добавление 20кг фибр в 1м3 бетона позволило снизить ширину раскрытия трещин в сегментах с 1 до 0,2мм. Сопротивление бетона, армированного фибрами, при воздействии ударных нагрузок возрастает до 20раз и более в сравнении с образцами из неармированного бетона. Применение сталефибробетона в сегментах обделок (рис. 14.3), создает предпосылки для повышения эксплуатационных качеств тоннелей и увеличения сроков их службы.
Рис. 14.3. Сегменты из сталефибробетона
Следует отметить также положительные технико-экономические факторы, связанные с использованием сталефибробетона. Отпадает необходимость изготовления арматурных каркасов, экономится время за счет исключения операций по установке каркасов в проектное положение, появляется возможность автоматизировать технологические процессы, что дает возможность повысить производительность производства, снизить затраты труда на изготовление сегментов. При этом не нужны складские помещения для хранения арматурных каркасов. Например, успешное применение сталефибробетона в тоннельных сегментах при возведении гидротехнических сооружений в Италии (Фанако) позволило увеличить число технологических циклов, выполняемых за одну смену, в 1,5раза. Использование сталефибробетона позволяет также сократить неизбежные затраты на ремонт тоннелей.
В зарубежной практике первый тоннель с обделкой сегментами из сталефибробетона был возведен в 1992г. при строительстве линии метро в Неаполе (Италия). Для этого тоннеля было израсходовано 650т фибр "Драмикс". Расход материалов на 1 м3 сталефибробетона: цемент — 350кг, песок — 850кг, крупный заполнитель с фракциями зерен 3-10мм — 600кг, то же с фракциями 10-20мм — 563кг, вода — 150л, пластификатор — 4,37л, стальные фибры "Драмикс" — 40кг.
Для оценки работы радиальных стыков тоннелей были проведены испытания на сжатие [18] совмещёных сегментов обделок (табл.14.1) и на эксплуатационные расчетные нагрузки отдельно для каждого сегмента.Установлено, что при удельном расходе арматуры 80 кг/м3 в железобетонных образцах и 60кг/м3 в сталефибробетонных их технические показатели различаются незначительно. В табл.14.2 прииведены примеры применения фибробетона при строительстве тоннелей в разных странах [18]. Таблица 14.1 Данные испытаний радиальных стыков тоннелей
