Анотація до роботи:

Лютий В.А. Повторювана швидконатікаюча повзучість бутової кладки мостових опор під механоелектричною дією.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали і вироби. – Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню повторюваної швидконатікаючої повзучості і струмів витоку на електрифікованих постійним струмом ділянках залізничних ліній, а також розробці нових матеріалів, виробів і технологій з метою подовження довговічності бутобетонних або з бутової кладки з кам'яним облицюванням мостових опор.

Показано, що повторювана швидконатікаюча повзучість бутобетону або бутової кладки опори, а також електроосмотичний потік ЕОП які виникають при проходженні по мосту електропоїздів викликають появу тріщин в опорі і інтенсивне вилуговування цементу в зонах, прилеглих до тріщин.

Розроблено способи розрахунку і визначено оптимальні склади бутової кладки і бутобетону, дрібнозернистого бетону, розчину для чеканки швів в кам'яному облицюванні опори, а також епоксицементної композиції, розроблено армокам’яний шов і пояс, попередньонапружений залізобетонний міні-пояс для підсилення сильно пошкоджених опор з тріщинами, пропозиції по захисту мостової опори екраном типу бетон в сталевій обоймі.

Результати досліджень пройшли виробничі випробування і впроваджені при капітальних ремонтах залізничних мостів Південної залізниці, при розробці нормативної документації і проведенні навчального процесу в УкрДАЗТ.

1. На основі аналізу і розрахунків сформульована гіпотеза про причини виникнення тріщин і руйнування бутової кладки кам'яного облицювання мостових опор в результаті деформацій довготривалої і швидконатікаючої повзучості під впливом механоелектричних дій при постійному і повторюваному навантаженні від поїздів, що проходять по мосту, а також струмів витоку через опору на електрифікованих ділянках залізниць.

2. Розвинуто теоретичні уявлення і розроблено відповідні фізико-математичні моделі, що описують:

- механізм горизонтального тиску на кам'яне облицювання опори від вертикального навантаження та коефіцієнт бічного тиску g_Б, що безперервно зростає під час дії аж до g_Б = 1;

- механізм повторюваної швидконатікаючої повзучості і залишкових деформацій від неї для цементного каменю в бутовій кладці, які обумовлені витискуванням під впливом навантаження рідкої фази з прошарків між частками гідросилікатного гелю, стисненням подвійних електричних шарів і виникненням відштовхуючих електростатичної і структурної складових розклинювального тиску між цими частками;

- механізм виникнення електроосмотичного перенесення і розтягуючого напруження в капілярах цементного каменю бутової кладки, при якому відбувається розчинення кристалогідратних утворень цементу, їх дифузійне перенесення до поверхні опори і стікання в результаті обмивання природними водами.

3. Запропоновано розглядати структуру бутової кладки, як п'ятирівневу, в якій макрорівень представлений двома підрівнями – нижнім, який визначається розмірами зерен крупного заповнювача і характеризується коефіцієнтом розсунення зерен, і верхнім підрівнем, який визначається розмірами бутового каменя. Вперше представлені і визначені величини характеристик ефективної структури для бутової кладки і бутобетону на верхньому підрівні у вигляді оптимального коефіцієнта розсунення бутового каменя.

4. Розроблено способи розрахунку і визначено оптимальні склади бутової кладки і бутобетону, дрібнозернистого бетону для попередньонапружених залізобетонних міні-поясів, цементно-піщаного розчину для чеканки швів в кам'яному облицюванні опори, а також епоксицементної композиції для фіксації сталевих арматурних стержнів в кам'яних блоках.

Сутність оптимізації складів бутобетону і бутової кладки полягає в забезпеченні оптимальних значень структурних характеристик на різних рівнях - коефіцієнтів розсунення бутового каменя і зерен піску m_ОПТ, які визначаються за розмірами бутового каменя і зерен піску, оптимального водоцементного відношення (В/Ц)_ОПТ, оптимальної кількості добавки-суперпластифікатора (СП)_ОПТ, які визначаються експериментально, і оптимального співвідношення епоксидної смоли до наповнювача, яке визначаєтьсяо за розмірами часток наповнювача, при яких досягаються максимальні міцність, водонепроникність і тріщиностійкість складів.

5. Визначено експериментально величини залишкових деформацій повторюваної швидконатікаючої повзучості цементного каменю (e_ШП = 0,0025 за один цикл), різниці температур всередині і зовні опори (до 12 С), величини електричних потенціалів на поверхні опори (близько 18 В), безнапірної водопроникності зразків розчину з бутової кладки і швів кам'яного облицювання (, ), а також виконано їх фізико-хімічні дослідження (рентгенографічні, інфрачервоно-спектроскопічні, термографічні і електронно-мікроскопічні). Дослідження підтвердили, що основними чинниками виникнення тріщин і руйнування опори є довготривала і швидконатікаюча повзучості, а також електроосмотичне перенесення ЕОП в тріщинах опори від струмів витоку.

6. Виконано експериментальну перевірку міцності дрібнозернистого бетону оптимального складу (R_СТ = 42,3 МПа), а також полімеркомпозиційного складу для закладення арматурних стержнів (R = 50 МПа), яка підтвердила правильність методики визначення оптимальних структурних характеристик і складів цих матеріалів.

7. Розроблено конструкцію армокам'яного шва і пояса для підсилення сильно пошкоджених опор з тріщинами, виготовлено дослідний зразок пристрою для натягнення струнопакетів у попередньо напружених міні-поясах.

8. Надано пропозиції по захисту мостової опори від руйнуючої дії струмів витоку за допомогою екрана типу бетон в сталевій обоймі.

9. Результати досліджень пройшли виробничі випробування і впроваджені в 2000-2006 р.р. на чотирьох опорах залізничного мосту через р. Северській Донец на 284-му км електрифікованої постійним струмом ділянки Зміїв-Занки Південної залізниці; при капітальному ремонті фундаменту під одну з вказаних опор; в комплексі ремонтних робіт попередньонапруженої залізобетонної прогонової споруди залізничних мостів поблизу м. Суми і м. Гребінка Південної залізниці. Створено і затверджено Мінтрансом України відомчі нормативно-інструктивні документи. Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі при підготовці спеціалістів і магістрів за фахом 7.092101 «Промислове і цивільне будівництво» та 7.100502 «Залізничні споруди та колійне господарство».

Основні результати дисертації викладені в роботах:

1. Лютий В.А. Вплив пульсуючого навантаження на проміжні опори залізничних мостів / Проблеми надійності та довговічності інженерних споруд та будівель на залізничному транспорті: Зб. наук. Праць // Харків: УкрДАЗТ, 2006.- Вип. 77.- С. 138 -145.

2. Повышение долговечности массивных бутобетонных опор с каменной облицовкой / С.В. Мирошниченко, В.А. Лютый //Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – Київ: Київоргбуд, 2006. Вип. 73. – С. 225-228. (Особистий внесок здобувача – брав участь у впровадженні та складанні розділу про захист опори за допомогою екрана типу бетон в сталевій обоймі).

3. Підсилення попередньо напружених прогонових споруд за допомогою клеє-анкерних струнопакетів / А.М.Плугін, С.В.Мірошніченко, В.А.Лютий // Зб.наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2004. - Вип. 63. - С. 156-163. (Особистий внесок здобувача – виготовлення пристрою для натяжіння струнопакетів).

4. Физико-математические модели долговременной ползучести и безнапорной водопроницаемости цементного камня и бетона / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, О.А.Калинин, С.В.Мирошниченко, С.Н.Кудренко, А.В.Никитинский, В.А.Лютый // Зб. наук. праць. Серія «Технічні науки».- Луганськ: ЛНАУ, 2004.- №40(52). - С.145-154. (Особистий внесок здобувача – виконав аналіз літературних даних про взаємозв’язок повзучості з В/Ц).

5. Нова технологія ремонту кам’яних опор з силовими тріщинами / А.М. Плугін, С.В.Мірошниченко, О.А.Калінін, А.А.Плугін, В.К.Бабенко, А.В.Никитинський, В.А.Лютий // Питання підвищення надійності залізничної колії та інженерних споруд: Зб. наук. праць. - Харків: ХарДАЗТ, 2001.- Вип.48.- С. 4-10. (Особистий внесок здобувача – експериментальні дослідження, пов’язані із закладенням арматурних стержнів в кам’яні блоки).

6. Электрокоррозия железобетонных мостов и других искусственных сооружений / А.Н. Плугин, А.А.Скорик, А.А.Плугин, С.В.Мирошниченко, О.А.Калинин, И.В.Подтележникова, О.С.Герасименко, В.А.Лютый // Залізничний транспорт України. - 2004.- №1.- С. 11-13. (Особистий внесок здобувача – аналіз процесів протікання струмів витіку через мостову опору).

7. Долговременная ползучесть бетона и напряженно-деформированное состояние железобетонных изделий и конструкций / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, С.Н.Кудренко, О.А.Калинин, С.В.Мирошниченко, Л.В.Трикоз, А.В.Никитинский, В.А.Лютый // Зб.наук. праць.- Харків: ХарДАЗТ, 2004. - Вип. 63. - С. 5-47. (Особистий внесок здобувача – результати експериментів по визначенню деформацій зразків при короткочасному навантаженні).

8. Экспериментальное определение потенциалов в конструкциях железнодорожных мостов на электрифицированных участках пути / А.Н. Плугин, Д.А. Плугин, В.А. Лютый, И.В. Подтележникова, О.С. Борзяк, А.А. Плугин //Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – Київ: Київоргбуд, 2006. - Вип. 73. – С. 253-257. (Особистий внесок здобувача – виконання вимірювань електропотенціала на опорі).

9. Проектирование долговечности конструкций и сооружений из бетона на основе физико-химических моделей / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, О.С.Борзяк О.А.Калинин, С.В.Мирошниченко, Д.А. Плугин, В.А.Лютий, А.В.Никитинський // Аktualne problemy naukowo-badawcze budownictwa. - Ольштин, Польша, 2006.- С. 143-152. (Особистий внесок здобувача – виконання розрахунків, пов’язанних з довговічністю опор).

10. Спосіб визначення складу важкого бетону з мінеральним наповнювачем. / А.М.Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А.Плугін, Арт.М.Плугін, С.М.Кудренко, І.В.Подтележникова, О.С.Герасименко, В.А.Лютий, А.В.Никитинський.- Патент UA 71122.- Опубл.15.06.2006.- Бюл.№6. (Особистий внесок здобувача – брав участь у виконанні експериментів).

11. Суперпластифікована цементно-водяна суспензія СПЦВС для цементації гірських порід і будівельних конструкцій: Заявка №20031210920. Україна. МПК 7 С04В28/12 / А.М.Плугін, Арт.М.Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А. Плугін, Д.В.Шумик, Д.А.Плугін, А.В.Никитинський, В.А.Лютий, М.Д.Костюк.- Опубл.15.11.2004.- Бюл.№11. (Особистий внесок здобувача – запропонування оцінювати в’язкість цементно-водних складів з невисоким В/Ц за величиною, зворотною розпливу конуса).

12. Спосіб визначення складу високоміцного, тріщиностійкого і водонепроникного бетону / А.М. Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А.Плугін, С.М.Кудренко, В.А. Лютий, А.В.Никитинський, І.В.Подтележнікова, Г.О.Линник, М.Д.Костюк, В.О.Яковлєв. - Патент UA 62613. Опубл.15.12.2003. - Бюл.№12. (Особистий внесок здобувача – виконання експериментів з вивчення залежності міцності цементнопіщаних розчинів від m та В/Ц).