До питання врахування неоднорідності міцності бетону конструктивних елементів, що мають ускладненні умови бетонування

Abstract

UK: Мета. На основі результатів експериментальних досліджень розробити рекомендації щодо врахування можливої неоднорідності міцності бетону, зумовленої ускладненими умовами бетонування трубобетонних елементів. Методика. Розроблена спеціальна методика експериментальних досліджень міцності бетону, що передбачала випробування (руйнівним та неруйнівними методами) бетонних зразків-циліндрів, що бетонувалися у складі конструктивних елементів – стійок різної висоти, у нізнімній опалубці – полівінілхлориді трубі-оболонці з внутрішнім діаметром 100 мм. Під час планування експерименту за варійовані параметри приймались параметри технологічних факторів бетонування (висота досліджуваного зразка, марка бетонної суміші за легкоукладальністю та час ущільнення), що варіювались на трьох рівнях. Дослідження проводилися за планом експерименту типу Бокса-Бенкена (Box and Behnken) типу «3/1/15». Перед випробуванням всі довгі зразки було розрізано на рівні по висоті частини. Таким чином було отримано 90 зразків із співвідношенням h/d= 2. Всі зразки виготовлені з важкого бетону одного класу за міцністю С 20/25. Результати.Виконано кореляційний аналізвпливу технологічних факторів бетонування на міцність бетону конструктивних елементів, що мають ускладнені умови бетонування на прикладі трубобетону. Виявлено суттєве коливання (розкид) міцності бетону різних за висотою зон довгих зразків: в середньому близько 43% при коефіцієнті варіації до 23%.Експериментально доведено, що при застосуванні рухливих сумішей з осадкою конуса 4 – 9 см не залежно від часу їх ущільнення загальний коефіцієнт варіації міцності бетону по висоті в трубобетонних елементах становить близько 13%. Наукова новизна.Обґрунтовано необхідність застосування додаткового часткового коефіцієнту надійності за матеріалом – технологічного коефіцієнту (γc,t), що враховує додаткову (первинну та вторинну) неоднорідність бетону довгих трубобетонних елементів при наявності ускладнених умов бетонування (вертикальна подача бетонної суміші на будівельному майданчику при діаметрах зовнішньої труби-оболонки ≤ 300 мм) залежно від технологічних параметрів бетонної суміші та режимів її ущільнення. За результатами власних експериментів для корегування середньої міцності партії бетону для виготовлення трубобетонних стійок рекомендовані нормовані значення мінливості (коефіцієнту варіації) міцності бетону у виробі. Практична значимість.Запропонована методика визначення середньої міцності бетону під час підбору складу бетону на заводі ЗБВ при переході від його проектного класу до середньої міцності – марки, що дає змогу врахувати статистично значущу різницю між середньою міцністю бетону контрольних зразків та середньою міцністю бетону виробу із умови забезпечення міцності його найменш слабкої зони не менше, ніж 95% від проектної.

RU: Цель. На основе результатов экспериментальных исследований разработать рекомендации по учету возможной неоднородности прочности бетона, обусловленной осложненными условиями бетонирования трубобетонных элементов. Методика. Разработана специальная методика экспериментальных исследований прочности бетона, она предусматривала испытания (разрушительным и неразрушающими методами) бетонных образцов-цилиндров, забетонированных в составе конструктивных элементов – стоек различной высоты, в качестве опалубки использовали поливинилхлоридные трубы-оболочки с внутренним диаметром 100 мм. При планировании эксперимента с варьируемые параметры принимались параметры технологических факторов бетонирования (высота исследуемого образца, марка бетонной смеси по подвижности и время уплотнения), что варьировались на трех уровнях. Исследования проводились по плану эксперимента типа Бокса-Бенкен (Box and Behnken) типа «3/1/15». Перед испытанием все длинные образцы были разрезаны на равные по высоте части. Таким образом было получено 90 образцов с соотношением h/d = 2. Все образцы изготовлены из тяжелого бетона одного класса по прочности С 20/25. Результаты. Выполнен корреляционный анализ влияния технологических факторов бетонирования на прочность бетона конструктивных элементов, имеющих осложненные условия бетонирования на примере трубобетонных елементов. Выявлено существенное колебание (разброс) прочности бетона различных по высоте зон длинных образцов: в среднем около 43% при коэффициенте вариации до 23%. Экспериментально доказано, что при применении подвижных смесей с осадкой конуса 4…9 см независимо от времени их уплотнения общий коэффициент вариации прочности бетона по высоте в трубобетонных элементах составляет около 13%. Научная новизна. Обоснована необходимость применения дополнительного частичного коэффициента надежности по материалу – технологического коэффициента (γc,t), учитывающий дополнительную (первичную и вторичную) неоднородность бетона длинных трубобетонных элементов при наличии осложненных условий бетонирования (вертикальная подача бетонной смеси на строительной площадке при диаметрах внешней трубы-оболочки ≤ 300 мм) в зависимости от технологических параметров бетонной смеси и режимов ее уплотнения. По результатам собственных экспериментов для корректировки средней прочности партии бетона для изготовления трубобетонных стоек могут рекомендованы нормированные значения изменчивости (коэффициента вариации) прочности бетона в изделии. Практическая значимость. Предложенная методика определения средней прочности бетона при подборе состава бетона на заводе ЖБИ при переходе от его проектного класса до средней прочности – марки, что позволяет учесть статистически значимую разницу между средней прочности бетона контрольных образцов и средней прочности бетона изделия из условия обеспечения прочности его наименее слабой зоны не менее 95% от проектной.

EN: The aim is to develop the recommendations of accounting for a possible heterogeneity of the concrete strength due to the complicated conditions of concreting the CFST elements, based on the results of experimental studies. Method. A special technique of experimental studies of concrete strength is developed, it included testing (destructive and nondestructive methods) of concrete cylindrical samples which had been concreted in the composition of structural elements (racks) of different heights, and in the permanent formwork (polyvinyl chloride tube-shell with an internal diameter of 100 mm). During experiment planning, technological concreting parameters (specimen’s height, placeability of concrete mixture and compaction time) were considered as varying parameters in three levels. The research carried out according to Box and Behnken experiment plan of “3/1/15” type. Prior to testing all the long specimens were cut in the pieces of equal height. In this manner, we obtained 90 specimens with h/d ratio of 2. All the specimens manufactured of heavy concrete of the same strength class C 20/25 (fcm,cul=24.18 MPa).Results. We carried out a correlation analyses of the concreting technological parameters influence on the concrete strength of structural elements under complicated concreting conditions by the example of CFST elements.We have discovered a significant data spread on concrete strength along the height of different zones of long specimens. Its average value was about 43% with a variation coefficient of 23 %. We empirically proved that when movable mixtures with the cone slump of 4 – 9 cm used, an overall variation coefficient of concrete strength along the height of CFST elements equals 13% irrespective of its compaction time.Scientific novelty. We justified the necessity of applying the additional partial reliability coefficient of the material (technological coefficient), that would account for the additional (primary and secondary) inhomogeneity of concrete in long CFST elements under the complicated concreting conditions (vertical concrete mixture supplying at the construction site when the diameter of external shell-tube is less than 300 mm) depending on the technological parameters of concrete mixture and regimes of its compaction. Based on the conducted experiments we suggest standardized variability values (variation coefficient) of the unit’s concrete strength for adjustment the average concrete strength value of the batch for manufacturing the CFST racks.Practical significance. We’ve suggested the method of determining the average concrete strength during concrete composition designing at a ferroconcrete plant during the transition from its design class to its average strength (mark). It allows consideration the statistically significant difference between the average concrete strength of control specimens and the average concrete strength of the unit, given that the strength of it’s the weakest zone is guaranteed not less than 95 % of designed value.