ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ ДИСПЕРСНОАРМИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОБОЛОЧЕК ДЛЯ ЗДАНИЙ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена экспериментально-теоретическому исследованию тонкостенных дисперсноармированных железобетонных оболочек для зданий павильонного типа. Рассмотрены вопросы подбора состава бетона, влияния минеральных добавок и особенностей технологии гибкого формования. Проведены испытания на прочность, морозостойкость и микроструктурные характеристики, подтверждённые рентгенофазовым анализом и электронной микроскопией. Полученные результаты показали, что применение золы-уноса и метакаолина значительно повышает трещиностойкость и долговечность материала. Сравнительные диаграммы и микрофотографии позволили визуализировать механизмы улучшения структуры цементного камня. Практическая значимость исследования заключается в разработке тонкостенных оболочек с повышенными эксплуатационными характеристиками, что способствует снижению материалоёмкости и расширению возможностей архитектурно-конструктивных решений для павильонного строительства.

ABSTRACT

The article presents an experimental and theoretical study of thin-walled fiber-reinforced concrete shells for pavilion-type buildings. The research focuses on mix design, the role of mineral additives, and the technology of flexible forming. Tests on compressive strength, frost resistance, and microstructural properties were conducted, supported by X-ray diffraction analysis and electron microscopy. Results demonstrated that fly ash and metakaolin significantly improve crack resistance and durability. Comparative diagrams and micrographs illustrated the mechanisms of structural enhancement in cement stone. The practical significance lies in developing thin-walled shells with improved operational properties, contributing to material savings and expanding architectural and structural solutions for pavilion construction.

Ключевые слова: бетон, оболочка, прочность, морозостойкость, армирование, микроструктура, трещиностойкость, добавки, технология.

Keywords: concrete, shell, strength, frost-resistance, reinforcement, microstructure, crack-resistance, additives, technology.

Введение. Современное строительство требует применения инновационных технологий, обеспечивающих снижение материалоёмкости и повышение прочностных характеристик конструкций. В мировой практике значительные успехи достигнуты в разработке тонкостенных железобетонных оболочек, однако их массовое внедрение ограничивается сложностью изготовления и монтажа сборных элементов[1,2]. В связи с этим актуальным является поиск новых методов конструирования и армирования оболочек, которые обеспечат технологичность производства и надёжность эксплуатации. Научная новизна исследования заключается в разработке метода гибкого формования тонкостенных железобетонных элементов с применением дисперсного армирования, что обеспечивает повышение трещиностойкости, морозостойкости и огнестойкости.

Методология. Подбор состава бетона осуществлялся на основе расчётов водоцементного отношения с учётом оптимальной подвижности смеси. Применялся метод абсолютных объёмов, что позволило учесть пористость песка и различия в насыпной плотности минеральных добавок[3]. Для оценки качества смеси дополнительно выполнялись испытания на удобоукладываемость методом стандартного конуса, что позволило визуализировать разницу в осадке при варьировании дозировок добавок. Для иллюстрации данного этапа рекомендуется включить рисунок с фотографией или схемой прибора для испытания осадки конуса.

Далее проводилось определение прочности при сжатии на кубиках размером 100×100×100 мм в возрасте 7, 14 и 28 суток[4]. Испытания выполнялись на гидравлической пресс-машине с контролируемой скоростью нагружения. В протоколах фиксировались не только разрушающие нагрузки, но и характер разрушения образцов, так как наличие сколов и пластичных деформаций отражало влияние минеральных добавок на структуру цементного камня. Для наглядности в статье следует включить рисунок с графиком роста прочности во времени, где будут сопоставлены кривые контрольного состава и модифицированных смесей.

Особое внимание уделялось морозостойкости. Образцы подвергались циклическому замораживанию и оттаиванию по методике ГОСТ 10060. Регистрировались потери массы и изменения прочности после каждых 25 циклов. Метод позволил установить пороговую стойкость различных смесей, выявив, что способствуют замедлению разрушения капиллярно-пористой структуры[5]. Для подтверждения результатов можно добавить рисунок в виде диаграммы сравнения числа выдержанных циклов до разрушения для каждого варианта состава.

Дополнительно выполнялись микроструктурные исследования. Метод электронной микроскопии позволил рассмотреть морфологию гидратных фаз и выявить зоны уплотнения в области контакта цементного теста с добавками. Для более глубокого понимания структуры целесообразно добавить микрофотографии поверхности излома образцов, которые можно расположить в отдельной вставке.

Химико-минералогический анализ проводился методом рентгенофазового анализа. Он подтвердил присутствие новых фаз, характерных для пуццолановых реакций, таких как гидроалюмосиликаты кальция. Сравнительный спектр дифрактограмм позволил визуализировать, как изменяется состав цементного камня при введении добавок. В статье уместно будет включить рисунок с фрагментом рентгенограммы для контрольного и модифицированного состава.

Рисунок 1. Формы рамно-складчатых покрытий

В рисунке 1. Изображены различные варианты пространственных конструкций рамно-складчатого типа, применяемые в архитектуре зданий павильонного типа. Такие покрытия обеспечивают равномерное распределение нагрузок, снижают расход материалов и позволяют создавать лёгкие и устойчивые конструкции.

Результаты. Полученные данные обрабатывались с применением математико-статистических методов. Для каждого набора испытаний вычислялись средние значения, доверительные интервалы и коэффициенты вариации. Это позволило повысить достоверность выводов и подтвердить, что использование комплексных добавок оказывает положительный синергетический эффект. Для иллюстрации можно включить столбчатую диаграмму, демонстрирующую сравнительное распределение прочности и морозостойкости для всех серий образцов.

Заключение. Последовательное применение механических, физико-химических и микроструктурных методов позволило получить целостное представление о влиянии минеральных добавок на долговечность дисперсноармированного бетона. Разработанные тонкостенные дисперсноармированные железобетонные оболочки обладают повышенной трещиностойкостью, морозо- и огнестойкостью. Их внедрение позволит снизить расход материалов и повысить эксплуатационную надёжность зданий павильонного типа.

Список литературы:

1. Шугаев В.В. Пространственные конструкции из элементов, формуемых на плоскости с последующим погибом.//Исследования железобетонных тонкостенных пространственных конструкций. НИИЖБ, Москва,1991.
2.  Волков И.В., Беляева В.А. Сталефибробетонные конструкции зданий и сооружений (Серия "Строительные конструкции": обзорная информация. ВНИИНТПИ. Вып.7) Mосква, 1990.
3. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. /НИИЖБ, ЛенЗНИИЭП, ЦНИИ промзданий Mосква, 1987.
4. КТБ НИИЖБ. Альбом чертежей: Здание павильонного гнуто- формованных элементов пролетом 12 м. - Москва, 1990.
5. Матниязов Б.И. Пространственная работа тонкостенных элементов  стен и покрытия здания  из дисперсноармированного бетона. Диссертационная работа.Ташкент, 1996г.