ASSESSMENT OF THE PREDICTION METHODS OF RESTRAINED STRAINS AND SELF-STRESSES OF THE MEMBERS MADE OF EXPANSIVE CONCRETES

Виктор Владимирович Тур; Ольга Сергеевна Семенюк; Сергей Михайлович Семенюк; Виталий Иванович Юськович

doi:10.36773/1818-1112-2024-135-3-54-63

Авторы

Виктор Владимирович Тур УО «Брестский государственный технический университет» https://orcid.org/0000-0001-6046-1974
Ольга Сергеевна Семенюк УО «Брестский государственный технический университет»
Сергей Михайлович Семенюк УО «Брестский государственный технический университет»
Виталий Иванович Юськович УО «Брестский государственный технический университет»

DOI:

https://doi.org/10.36773/1818-1112-2024-135-3-54-63

Ключевые слова:

расширяющийся бетон, самонапряжённые элементы, связанные деформации, закон сохранения химической энергии расширения, деформационные подходы

Аннотация

В различное время отношение к железобетонным конструкциям, выполненным из расширяющихся бетонов было различным: от признания перспективности материала после удачной реализации ряда объектов в реальной строительной практике (например, бесшовные самонапряжённые полы на упругом основании, выполненные с постнапряжением, размерами 144 × 72 м²) до существенной критики и сарказма в отношении данного материала, когда в конструкциях наблюдали образование усадочных трещин после полной потери самонапряжения либо же констатировали саморазрушение элемента в случае несбалансированного развития динамики расширения бетона по отношению к динамике набора им прочности.

Тем не менее в последнее время возрос интерес к элементам из напрягающего бетона. В большей степени это элементы, выполненные с так называемым композитным армированием, где армирующим элементом является не арматурная сталь, волокна выполненные из стекла, арамида, карбона и т. д. Однако расчётные методики связанных деформаций и самонапряжений в таких элементах не всегда отличаются точностью в связи смногофакторностью процесса и требуют уточнения и доработки в дальнейшем.

В данной статье авторы представили короткий исторический обзор производства расширяющихся вяжущих для самонапрягающих бетонов и бетонов с компенсированной усадкой, обсудили преимущества и недостатки известных моделей для расчёта связанных деформаций и сжимающих напряжений в бетоне как результат самонапряжения, а также представили ряд собственных результатов исследования самонапряжённых бетонных элементов, армированными стальными и композитными стержнями как на стадии самонапряжения (расширения), так и на стадии статических испытаний.

Биографии авторов

Виктор Владимирович Тур, УО «Брестский государственный технический университет»

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии бетона и строительных материалов, УО «Брестский государственный технический университет», г. Брест, Беларусь.

Ольга Сергеевна Семенюк, УО «Брестский государственный технический университет»

Кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технологии строительного производства, УО «Брестский государственный технический университет», г. Брест, Беларусь.

Сергей Михайлович Семенюк, УО «Брестский государственный технический университет»

Кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительного производства, УО «Брестский государственный технический университет», г. Брест, Беларусь.

Виталий Иванович Юськович, УО «Брестский государственный технический университет»

Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой технологии строительного производства, УО «Брестский государственный технический университет», г. Брест, Беларусь.

Библиографические ссылки

Yan, Z. Concrete column shape modification with FRP shells and expansive cement concrete / Z. Yan, C. P. Pantelides // Construction and Building Materials. – 2011. – Vol. 25, Iss. 1. – P. 396–405.

Michaelis, W. Tonindustrie-Zeitung (Goslar) / W. Michaelis. – 1892. – Vol. 16. – P. 105.

Lossier, H. Expanding Cements and Their Application – Self-stressed concrete / H. Lossier, A. Gagout // Le Genie Civil (Paris). – 1944. – Vol. 121, Iss. 8. – P. 61–65.

Mihajlov, V. V. Rasshiryayushchijsya i napryagayushchij cementy i samonapryazhennye zhelezobetonnye konstrukcii / V. V. Mihajlov, S. L. Litver. – M. : Strojizdat, 1974. – 312 s.

Klein, A. Studies of Calcium Sulfoaluminate Admixtures for Expansive Cement / A. Klein, A. Troxell // ASTM. – 1958. – Vol. 58. – P. 968–1008.

Calculation methos of cracking load and deflection of textile reinforced self-stressing concrete / Boxin Wang, Ke Yuan, Xinyu Lu, Jianyu Zhao // Construction and Building Materials. – 2021. – Vol. 304. – P. 122–136. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.124622.

Wang, B. Distributed models of self-stresses value in textile reinforced self-stressing concrete / B. Wang, J. Zhao, Q. Wang // Construction and Building Materials. – 2016. – Vol. 126. – P. 286–296. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.149.

Betony napryagayushchie : tekhnicheskie usloviya : STB 2101-2010. – Vved. 01.01.2011. – Minsk : Gosstandart, 2011. – 20 s.

Tsuji, Y. Methods of estimating chemical prestress and expansion distribution in expansive concrete subjected to uniaxial restraint / Y. Tsuji // Concrete Library of JSCE. – 1984. – No. 3. – P. 131–143.

Early-age strain and self-stresses of expansive concrete members under uniaxial restraint conditions / V. Semianiuk, V. Tur, M. F. Herrador, M. P. González // Construction and Building Materials. – 2017. – Vol. 131. – P. 39–49. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.008.

Early age deformation and resultant induced stress in expansive high strength concrete / H. Ito, I. Maruyama, M. Tanimura, R. Sato // Journal of Advanced Concrete Technology. – 2004. – № 2 (2). – P. 155–174. – DOI: 10.3151/jact.2.155.

Tur, V. Self-stressed concrete members reinforced with FRP bars / V. Tur, M. F. Herrador, V. Semianiuk // Proceedings of the fib Symposium. – 2017. – P. 431–438.

Wang, V. Prediction of expansion behavior of self-stressing concrete by artificial neural networks and fuzzy inference systems / V. Wang, T. Han, H. Jin // Construction and Building Materials. – 2015. – Vol. 84. – P. 184–191. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.03.059.

Semianiuk, V. Crack resistance of self-stressed members reinforced with FRP / V. Semianiuk, V. Tur // Solid state phenomena. – 2018. – Vol. 272. – P. 244–249. – DOI:10.4028/www.scientific.net/SSP.272.244.

CNR-DT 203/2006. Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Bars. – Rome, Italy, 2007. – 39 p.

EN 1992-1 Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1–1: General rules and rules for buildings. – URL: https://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1992.1.1.2004.pdf (date of access: 19.09.2024).

Guttman, P. V. Expansive cement in USA / P. V. Guttman // ASCE Journal. – 1967. – Vol. 37. – P. 135–139.

Ishikava, Y. Initial stress analysis of expansive concrete material under restrictions based on chemical conservation law / Y. Ishikava, K. Shitaba, T. Tanabe // Creep, shrinkage and durability mechanics of concrete and concrete structures. – 2009. – P. 437–443.

Mather, B. Expansive cement / B. Mather // Miscellaneous paper C-7-21, National Technical Information Service. – 1970.

Instrukciya po proektirovaniyu samonapryazhennyh zhelezobetonnyh konstrukcij : SN 511-78. – 32 s.

Zdanowicz, K. Chemical prestress on concrete with carbon textile reinforcement: Theoretical and analytical approaches / K. Zdanowicz, S. Marx // Proceedings of the fib Symposium. – Krakow, Poland, 2019. – P. 259–265.