Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных балок, усиленных углепластиком

Для разработки методов прогнозирования долговечности железобетонных изгибаемых элементов, усиленных системами внешнего армированиями углепластика (СВА), необходимо определить механизмы развития их напряженно-деформированного состояния. В рамках экспериментального исследования разработана методика исследования, требования к экспериментальной установке и к изготовлению образцов. Применяя метод тензометрии, удалось выявить особенности развития ползучести железобетонной балки, усиленной СВА. Зафиксировано, что характер развития деформаций на поверхности бетона и углепластика отличается. Таким образом выявлено, что ползучесть образцов обусловлена своего рода проскальзыванием адгезионного слоя между бетоном и углепластиком. Определена зависимость ползучести от изменения температурных воздействий. Ступенчатое воздействие температуры позволяет увеличить скорость ползучести эпоксидных адгезивов. Полученные результаты послужили основой для разработки метода прогнозирования ползучести систем внешнего армирования с применением углепластиков.

А.М. СУЛЕЙМАНОВ, д-р техн. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.Р. ШАКИРОВ, инженер (аспирант) (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Казанский государственный архитектурно-строительный университет (420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1)

1. Лесовик Р.В., Клюев С.В. Расчет усиления железобетонных колонн углеродной тканью. Инновационные материалы технологии; сборник докладов Международной научно-практической конференции. Белгород, 11–12 октября 2011 г. Ч. 2. С. 3–5.
2. СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами». 2015.
3. Клюев С.В., Рубанов В.Г., Павленко В.И., Гурьянов Ю.В., Гинзбург А.В. Расчет строительных конструкций, усиленных углеволокном // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 5. С. 54–56.
4. Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами. М.: Стройиздат, 2007. 181 с.
5. Бокарев С.А., Смердов Д.Н. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, усиленных композитными материалами // Известия вузов. Строительство. 2010. № 2. С. 112–124.
6. Клюев С.В. Усиление и восстановление конструкций с использованием композитов на основе углеволокна // Бетон и железобетон. 2012. № 3. С. 23–26.
7. Неровных А.А. Совершенствование методики оценки грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов, усиленных композиционными материалами: Дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2013. 201 с.
8. Овчинников И.Г., Валиев Ш.Н., Овчинников И.И., Зиновьев В.С., Умиров А.Д. Вопросы усиления железобетонных конструкций композитами: 1. Экспериментальные исследования особенностей усиления композитами изгибаемых железобетонных конструкций // Интернет-журнал «Науковедение». 2012. № 4. http://naukovedenie.ru/PDF/13tvn412.pdf
9. Овчинников И.Г., Валиев Ш.Н., Овчинников И.И., Зиновьев В.С., Умиров А.Д. Анализ проблем усиления железобетонных конструкций композитными материалами. Развитие транспорта в регионах России: проблемы и перспективы: Материалы II Всероссийской конференции с международным участием. Киров, 2012. C. 49–52.
10. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. Анализ экспериментальных исследований по усилению железобетонных конструкций полимерными композитными материалами. Ч. 1. Отечественные эксперименты при статическом нагружении // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 3. http://naukovedenie.ru/PDF/24TVN316.pdf
11. Bonacci, J.F., Maalej, M. Externally bonded fiber-reinforced polymer for rehabilitation of corrosion damaged concrete beams. ACI Structural Journal. 2000. 97 (5), pp. 703–11.
12. Denvid Lau, Hoat Joen Pam. Experimental study of hybrid FRP reinforced concrete beams. Engineering Structures. 2010. Vol. 32, pp. 3857–3865.
13. Sólrún Lovísa Sveinsdóttir. Experimental research on strengthening of concrete beams by the use of epoxy adhesive and cement-based bonding material. School of Science and Engineering at Reykjavk University. Thesis in Civil Engineering for the degree of Master of Science. 2012. 108 p.
14. Бокарев С.А., Неровных А.А., Смердов Д.Н. Стойкость изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами на основании углеродного волокна, к воздействию отрицательных и положительных температур. Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Международная научно-практическая конференция, посвященная 80-летию Сибирского государственного университета путей сообщения. Тезисы конференции. Ч. I. Новосибирск, 2012. С. 127–128.
15. Бокарев С.А., Костенко А.Н., Смердов Д.Н., Неровных А.А. Экспериментальные исследования при пониженных и повышенных температурах железобетонных образцов, усиленных полимерными композиционными материалами // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. № 3 (16). С. 1–9.
16. Испытания на долговечность железобетонных конструкций, усиленных системой FibARM. ЗАО «ХК «Композит», 2016. 35 с.
17. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. Анализ экспериментальных исследований по усилению железобетонных конструкций полимерными композитными материалами. Ч. 2. Влияние температуры // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 4. http://naukovedenie.ru/PDF/01TVN416.pdf
18. Смердов Д.Н. Оценка несущей способности железобетонных пролетных строений мостов, усиленных композитными материалами: Дис. … канд. техн. наук. Новосибирск. 2010. 158 с.
19. Смердов М.Н. Исследование несущей способности железобетонных конструкций гидротехнических зданий и сооружений, усиленных композиционными материалами, с учетом температурных факторов: Дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург, 2015. 135 с.
20. Salamaa A.E., Ghanema G.M., Abd-Elnabya S.F., El-Hefnawyb A.A., AbdElghaffarb M. Behavior of thermally protected RC beams strengthened with CFRP under dual effect of elevated temperature and loading. HBRC Journal. Vol. 8. Iss. 1. 2012, pp. 26–35.
21. Burke P.J., Bisby L.A., Green M.F. Effects of elevated temperature on near surface mounted and externally bonded FRP strengthening systems for concrete. Cement and Concrete Composites. 2013. Vol. 35. Iss. 1, pp. 190–199 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.10.003
22. Petkova D. and Donchev T. Residual strength of CFRP strengthened beams after heating and cooling. In: Concrete Solutions 2011. 4th International Conference on Concrete Repair. 26–28 September 2011. Dresden, Germany.
23. Liu S, Pan Y, Li H, Xian G. Durability of the bond between CFRP and concrete exposed to thermal cycles. Materials (Basel). 2019. 8; 12(3):515. doi: 10.3390/ma12030515
24. Djouani Fatma, Connan Carole, Delamar Michel, Chehimi Mohamed, Benzarti Karim. Cement paste-epoxy adhesive interactions. Construction and Building Materials. 2011. Vol. 25, pp. 411–423. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.02.035
25. Селиванова Е.О., Смердов Д.Н. Экспериментальные исследования ползучести в композиционных материалах, усиливающих изгибаемые железобетонные элементы. Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2017. № 2.
26. Сулейманов А.М., Шакиров А.Р., Аглиуллина А.Ф., Старовойтова И.А. Исследование кратковременной и длительной прочности адгезионных клеевых соединений для устройства систем внешнего армирования строительных конструкций / Известия КГАСУ. 2018. № 4 (46).
27. Houhou N., Benzarti Karim, Quiertant M., Chataigner Sylvain, Fléty A., Marty C. Analysis of the nonlinear creep behavior of concrete/FRP-bonded assemblies. Journal of Adhesion Science and Technology. 2014. 28, pp. 1345–1366. DOI: 10.1080/01694243.2012.697387