Введение. В современном строительстве во многих странах мира всё большее применение находят индустриальные методы возведения монолитных железобетонных конструкций с помощью комплексных систем, обеспечивающих ввод в эксплуатацию крупномасштабных и многоэтажных объектов в кратчайшие сроки и без больших капитальных затрат, требуемых на строительство и последующую эксплуатацию заводов сборных изделий и конструкций.Во Вьетнаме в последнее время широкое распространение получило строительство из монолитного железобетона высотных зданий, большепролётных мостов, обширных подземных и многих других сооружений, в том числе автомобильных шоссейных эстакад. Однако в массивных конструкциях, в том числе и в мостовых опорах (рис. 1), в процессе твердения бетона его растворная составляющая может дать усадку, при этом в зоне её контакта с более жёсткими зернами заполнителя появляются усадочные трещины [1, 2]. Кроме того, из-за больших размеров твердеющих конструкций тепло, выделяющееся в процессе гидратации вяжущего вещества, сложно перераспределить из внутренних слоёв наружу, что приводит к возникновению в их теле термических напряжений [3–6].   Рис. 1. Строительство массивной мостовой опоры во Вьетнаме  Поэтому значительное тепловыделение при гидратации цемента может привести к возникновению чрезмерных растягивающих напряжений из-за появления экстремальных температурных градиентов, результатом которых зачастую становятся трещины как в центре, так и на поверхности конструкций, что снижает их прочность, надёжность и работоспособность, а, следовательно, долговечность зданий и сооружений [7–11].Поэтому определение температурного поля и термонапряжённого состояния чрезвычайно важно для оценки вероятности возникновения трещин в бетонных конструкциях в раннем возрасте твердения бетона [12–14]. Однако, анализ температурного режима в подобных массивных бетонных конструкциях достаточно сложен ввиду их пространственной формы и влияния многих внутренних и внешних факторов. В связи с этим, при проектировании монолитных железобетонных конструкций во многих странах мира, в том числе и во Вьетнаме, в настоящее время главным образом используют приближенные расчётные методы. В последние годы для решения указанной температурной задачи и с целью наиболее полного учёта влияния различных факторов широко применяют численные методы, в частности метод конечных элементов, в сочетании с различными компьютерными программами, например, Midas Civil, Ansys, Adina, Abaqus и др.  [15–17].В данной работе с помощью вьетнамского стандарта TCVN 9382–2012 был рассчитан расход сырьевых материалов на 1 м3 бетонной смеси, определены свойства бетонной смеси и бетона на её основе, предназначенного для строительства мостовых опор автомобильных эстакад, а также с помощью компьютерной программы Midas Civil рассчитаны максимальная температура, температурное поле и термонапряжённое состояние в возводимой бетонной опоре. Далее была произведена оценка возможности появления термических трещин в теле мостовой опоры из монолитного бетона при её строительстве.Материалы:  - портландцемент (Ц) ЦЕМ I 42,5 Н производства завода «Там Диеп» (Вьетнам) с истинной плотностью 3140 кг/м3 и максимальным тепловыделением в период гидратации 312 кДж/кг; - кварцевый песок (П) реки Ло (Вьетнам) с модулем крупности MK = 3,0, истинной плотностью 2650 кг/м3 и средней насыпной плотностью в уплотненном состоянии 1650 кг/м3;- известняковый щебень (Щ) из карьера «Киен Кхе» (Вьетнам) смешанной фракции5–20 мм с истинной плотностью 2650 кг/м3 и средней насыпной плотностью в уплотненном состоянии 1535 кг/м3;- водопроводная питьевая вода в качестве воды затворения для получения бетонной смеси.Методология:- для определения составов бетонной смеси использовали стандарт TCVN 9382 – 2012 (СРВ);- удобоукладываемость бетонной смеси оценивали по осадке конуса (ОК) в см с помощью стандартного конуса с размерами100×200×300 мм в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 10181-2014;- прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе определяли на бетонных образцах в соответствии с требованиямиГОСТ 10180-2012;- среднюю плотность бетона оценивали по ГОСТ 12730.1-78;- для определения тепловыделения в период гидратации цемента использовали стандарт АСТМ C186-17;- с помощью компьютерной программы MIDAS CIVIL были рассчитаны максимальная температура, температурное поле и термонапряжённое состояние в бетоне мостовой опоры для оценки возможности появления термических трещин в теле опоры моста из монолитного бетона при её возведении.Основная часть1. Объект исследованияОбъектом исследования являлась мостовая опора из монолитного бетона. В начале требовалось определить состав бетонной смеси для получения тяжёлого бетона с требуемыми свойствами, предназначенного для строительства опоры моста, изображённой на рис. 2, на двухярусной шоссейной развязке в северной части Вьетнама в летний период.   Поперечный разрез Горизонтальный разрезРис. 2. Эскиз и разрезы опоры моста, возводимой из монолитного бетона1 – вертикальная промежуточная часть опоры; 2 – фундамент мостовой опоры  2. Расчет состава бетонной смеси для мостовой опорыРазрабатываемый бетон должен обладать:- удобоукладываемостью бетонной смеси по осадке стандартного конуса 12–15 см;- средней прочностью на сжатие в возрасте 28 суток порядка 30 МПа;- относительным объёмом вовлеченного воздуха не более 1 %.Для определения состава бетонной смеси, обладающей указанной удобоукладываемостью и позволяющей получить бетон с прочностью на сжатие не менее 30 МПа в возрасте 28 суток нормального твердения, был использован стандарт TCVN 9382–2012. Экспериментальные результаты испытаний полученной бетонной смеси и бетона на её основе приведены в табл. 1 и 2.Из приведённых в табл. 1 и 2 экспериментальных результатов следует, что рассчитанный состав бетонной смеси заданной удобоукладываемости позволяет получить бетон требуемой прочности на сжатие не менее 30 МПа в возрасте 28 суток нормального твердения.   Таблица 1Состав и свойства бетонной смесиРасход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кгСвойства бетонной смесиЦПЩB (*)Средняя расчётная плотность, кг/м3Осадка конуса,см40545712022350,58229914Примечание: (*) отношение  по массе. Таблица 2 Свойства разработанного бетона№образцаПлотность бетона, кг/м3Средняя прочность на сжатие в разных возрастах твердения, МПаПрочность на растяжениепри изгибе в возрасте 28 сут., МПа3 сут.7 сут.28 сут.1228319,524,733,42,852227818,426,334,13,03227520,129,536,53,15Средняя227919,326,834,73,0 3. Расчет температурного режима и термонапряженного состояния в мостовой опоре при твердении бетона в нормальных условияхВ данной работе с помощью компьютерной программы Midas Civil и метода конечных элементов был проведен анализ температурного режима в бетонной опоре моста при её возведении, а также определено термонапряжённое состояние. Состав разработанного бетона представлен в табл. 2.Согласно результатам исследования [18], когда растягивающее напряжение, возникающее в бетоне, становится выше, чем его прочность на растяжение, то в нём будут появляется трещины. Для учета влияния температуры воздуха на температурное поле в бетонируемом массиве были использованы результаты работы [19], согласно которой летние температуры в Северном Вьетнаме меняются в соответствии с уравнением:                  (1)где tвоз – средняя дневная температура воздуха,°C и t – время, ч.В табл. 3 представлены свойства тяжёлого бетона разработанного состава, которые были использованы в качестве входных данных для анализа температурного поля и термонапряжённого состояния в бетоне мостовой опоры при её возведении. Таблица 3 Характеристики разработанного бетона №ПоказателиЗначения показателей1Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С)2,312Удельная теплоёмкость, кДж/(кг·°С)0,963Средняя плотность, кг/м322794Коэффициент теплопередачи с открытой поверхности бетон – воздух, Вт/(м2·°С) 13,885Модуль упругости, Н/м2 [20]2,56.10106Коэффициент линейного термического расширения, 1/°С [21]1,0.10-57Коэффициент Пуассона [21]0,208Максимальное тепловыделение при гидратации цемента, кДж/кг 3129Расход цемента, кг/м340510Средняя прочность на сжатие, МПа34,711Средняя прочность на растяжение при изгибе, МПа3,012Температура бетонной смеси,·°С2513Температура грунтового основания опоры моста, °С20 Возведение исследований мостовой опоры происходило в три этапа (рис. 2):- этап 1 – строительство фундамента опоры моста;- этап 2 – строительство нижней половины вертикальной промежуточной части опоры с поверхности её фундамента на высоту +3 м;- этап 3 – строительство верхней половины вертикальной части опоры с высоты +3 м до высоты +6 м.Поскольку исследованная опора обладает свойствами симметрии, то для уменьшения количества вычислений в данной работе анализировалась 1/4 часть её конструкции (рис. 2).Результаты анализа температурного поля и термонапряжённого состояния на всех трёх этапах строительства мостовой опоры из монолитного бетона представлены на рис. 3–5, а сравнение расчетной прочности бетона на растяжение при изгибе с величиной максимального растягивающего напряжения, возникающего в возводимой опоре – в табл. 4.Из полученных результатов, приведённых на рис. 3, следует, что максимальная температура в центре фундамента опоры после 72 часов твердения бетона составляет Тмax = 72,82 °С. После этого температура начинает снижаться (рис. 3, а). Кроме того, из рис. 3, б, видно, что максимальное растягивающее напряжение на наружной боковой поверхности и в нижней части фундамента, составляет 3,59 МПа в возрасте 72 часов, что превышает прочность бетона на растяжение при изгибе, равную 1,6 МПа в том же возрасте (табл. 4). Следовательно, на наружной поверхности и в нижней части фундамента мостовой опоры создаются условия для образования трещин.Из полученных результатов, изображённых на рис. 4, следует, что максимальная температура в центре нижней половины вертикальной промежуточной части опоры после 312 часов твердения бетона составляет Тмax = 75,02 °С. После этого температура тоже начинает снижаться (рис. 4, а). Кроме того, из рис. 4, б отчётливо видно, что максимальное растягивающее напряжение на наружной боковой поверхности и в верхней части опоры моста, равное 3,6 МПа в возрасте 312 часов также превышает прочность бетона на растяжение при изгибе 2,3 МПа, достигаемую к этому времени твердения (табл. 4). Таким образом, в этих местах возводимой опоры тоже появляются условия для возникновения трещин из-за выделения тепла при гидратации цемента.   Таблица 4Сравнение прочности бетона на растяжение при изгибе с максимальным растягивающим напряжением в возводимой опореПоказателиВозраст твердения бетона72 часа312 часов480 часовМаксимальное растягивающее напряжение, МПа3,593,63,37Прочность на растяжение при изгибе, МПа1,62,32,8    Рис. 3. Температурное поле (a) и термонапряжённое состояние (б) в центре бетонного фундамента мостовой опоры через 72 часов от начала её возведения (этап 1)     Рис. 4. Температурное поле (a) и термонапряжённое состояние (б) в центре нижней половины вертикальной промежуточной части опоры моста через 312 часов от начала её возведения (этап 2)  Из полученных результатов, показанных на рис. 5, следует, что максимальная температура в центре верхней половины вертикальной промежуточной части опоры после 480 часов твердения бетона составляет Тмax = 74,82 °С. После этого температура также снижается (рис. 5, а). Кроме того, из рис. 5, б следует, что максимальное растягивающее напряжение на наружной боковой поверхности и вверху вертикальной части опоры моста, равное 3,37 МПа в возрасте 480 часов превышает прочность бетона на растяжение при изгибе, значение которой к указанному достигает всего 2,8 МПа (табл. 4). То есть, на наружной поверхности и в верхней части возводимой мостовой опоры на высоте 6 м тоже возникают условия для появления трещин.    Рис. 5. Температурное поле (a) и термонапряжённое состояние (б) в центре верхней половины вертикальной промежуточной части опоры моста через 480 часов от начала её возведения (этап 3)  Приведённые выше результаты показывают, что для предотвращения появления трещин в монолитной конструкции необходимо обеспечить уход за бетоном во время его твердения. Для этого поверхность фундамента и вертикальной промежуточной части опоры моста необходимо периодически увлажнять в раннем возрасте твердения бетона.Выводы. На основе полученных результатов проведённых исследований можно сделать следующие выводы:1. Была доказана возможность получения тяжёлого бетона из местных для Вьетнама сырьевых материалов с удобоукладываемостью бетонной смеси по осадка стандартного конуса 14 см, обладающего средней прочностью на сжатие 34,7 МПа и прочностью на растяжение при изгибе 3,0 МПа в возрасте 28 суток нормального твердения, пригодного для возведения мостовых опор шоссейных эстакад.  2. С помощью компьютерной программы Midas Civil были определены максимальные температуры в центральной зоне бетонной конструкции на всех трёх этапах строительства опоры моста, которые составляли соответственно, 72,82 °С через 72 часа, 75,02 °С через 312 часов и 74,82 °С через 480 часов от начала затворения смеси сырьевых материалов водой. 3. На первом этапе строительства фундамента опоры к 72 часам твердения бетона величина растягивающего напряжения на наружной боковой и в нижней части конструкции превышает прочность бетона на растяжение при изгибе в этом возрасте, что может привести к образованию трещин.4. На втором и третьем этапах возведения вертикальной промежуточной части мостовой опоры к 312 и 480 часам твердения бетона величина растягивающего напряжения, возникающего на её боковой поверхности и в верхней части, также превышает прочность бетона на растяжение при изгибе в данных возрастах, что тоже может привести к образованию трещин в указанных местах конструкции. Поэтому, для предотвращения трещинообразования в исследованной мостовой опоре, возводимой из монолитного бетона в условиях жаркого климата Северного Вьетнама, необходимо обеспечить уход за бетоном во время его твердения и особенно в раннем возрасте.