Введение к работе
Актуальность работы. Известно, что в настоящее время бетон является основным строительным материалом, и согласно прогнозам специалистов, будет оставаться таковым и на протяжении многих десятилетий. Из бетона возводят несущие конструкции самых ответственных сооружений. Очевидно, что надежность бетонных и железобетонных конструкций может быть обеспечена только в случае высокого качества материала. Она, может быть достигнута только в результате строгого соблюдения оптимальных параметров технологии бетонирования монолитных конструкций.
При зимнем бетонировании воздействие суровых климатических условии может привести к ухудшению качества бетона. Специалисты издавна отмечают, что бетоны, подвергнутые тепловой обработке, во многих случаях характеризует недобор прочности и ухудшение других качественных показателен - морозостойкости, водонепроницаемости, водо-поглощения и т.п. Бетоны, подвергнутые тепловой обработке, обладают также большей суммарной пористостью и большей долей макропор.
Деструктивными факторами при электротермообработке бетона являются избыточное давление в его поровом пространстве; влагопотери и сопутствующая им усадка цементного камня; неравномерность температурного поля в прогреваемом бетоне; различия величин коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) твердых компонентов бетона, а также между КЛТР минералов цементного клинкера и гид-ратных кристаллических новообразований'. Влияние некоторых из этих факторов специалистами исследовано. Влияние других факторов, а также совместное воздействие деструктивных факторов на структуру твердеющего бетона до настоящего времени практически не изучено.
В связи с изложенным необходимо проведение углубленных исследований интенсивности деструктивных процессов при прогреве бетона и их комплексного влияния на его строительно-технические свойства.
Работа выполнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной научно-технической программы О.Ц.031, а также научно-техническим планом ЦМИПКС при МГСУ в процессе обучения в аспирантуре и докторантуре в г. Москве (1988-1999 г.г.) и тематическим планом научно-исследовательской работы Жамбылского ГМСИ (1986-1997 г.г.).
Целью работы является установление взаимосвязи между технологическими параметрами электротермообработки бетона, количественными характеристиками деструктивных факторов и снижением качественных показателей материала, а также разработка практических рекомендаций, направленных на повышение качества бетона.
Для достижения поставленной цели необходимо провести широкий круг теоретических и практических исследований и решить ряд основных задач:
установить влияние технологических параметров на развитие давления в поровом пространстве бетона при электротермообработке;
выявить зависимость массообменных процессов при электротермообработке бетона от комплекса технологических факторов;
исследовать влияние неравномерности температурного поля в бетоне железобетонных конструкций с различным армированием на строительно-технические свойства бетона;
установить зависимости напряжения в бетоне от различия величин коэффициентов линейного температурного расширения твердых компонентов, мономинералов цементного клинкера и новообразований;
исследовать зависимость качественных показателей бетона от совместного влияния различных деструктивных факторов;
выявить взаимосвязь деформаций расширения бетона и его физико-механических характеристик в процессе электротермообработки;
разработать технологические рекомендации по снижению интенсивности деструктивных процессов при электротермообработке бетона сборных изделий и монолитных конструкций;
- выполнить расчеты технико-экономической эффективности исполь
зования результатов исследований в строительной практике.
На защиту выносятся:
взаимосвязь развития давления в поровом пространстве бетона с технологическими параметрами элёктротермообработки;
методика измерения давления в поровом пространстве бетона с применением в качестве основного датчика стеклянного капилляра и использованием параллельного датчика для уменьшения погрешности измерений;
количественные значения влагопотерь бетона и их зависимость от параметров и условий электротермообработки;
результаты экспериментальных исследований неравномерности температурного поля, влияния на величины температурных перепадов и градиентов в бетоне различного армирования железобетонных конструкций и разных типов применяемых электродов;
расчетные схемы для определения напряжения на контактах между твердыми компонентами бетона с различными коэффициентами линейного температурного расширения, а также между минералами цементного клин-
кера и новообразованиями в цементном камне в процессе подъема температуры бетона;
- количественные значения деформаций расширения бетона в процессе его прогрева и остывания.
Научная новизна работы:
-
Разработаны научно-обоснованные технологические приемы снижения интенсивности деструктивных процессов в бетоне, подвергаемом электротермообработке при производстве бетонных работ в суровых климатических условиях.
-
Установлены закономерности изменения давления в поровом пространстве бетона в зависимости от параметров температурного режима, его состава и условии электротермообработки.
-
Выявлена зависимость влагопотерв бетона при его электротермообработке от комплекса технологических и климатических факторов.
-
Установлено влияние неравномерности температурного поля на качественные показатели прогреваемого бетона в зависимости от температурного режима. Предложены предельно допустимые значения температурных градиентов в бетоне в процессе электротермообработки.
-
Выявлено совместное влияние основных деструктивных факторов на прочностные показатели бетона при его электротермообработке.
Практическая значимость работы и реализация ее результатов.
Установлено количественное влияние деструктивных факторов на снижение качественных показателей бетона, подвергнутого электротермообработке, разработаны мероприятия по уменьшению уровня деструкции бетона и составлены технологические рекомендации по снижению интенсивности деструктивных факторов при электротермообработке.
Разработаны рекомендации по повышению качества бетона сборных железобетонных изделий для гидромелиоративного и водохозяйственного строительства путем ограничения температурных градиентов при их электротермообработке, технологические правила электротермообработки бетона монолитных железобетонных ростверков с повышенными требованиями по морозостойкости в зимних условиях и технологические ре-
комендации по повышению качества бетона в результате уменьшения его деструкции в процессе электротермообработки.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов строительного профиля в ЦМИПКС при МГСУ (г. Москва), в КазГАСА (г. Алматы), в ТарГУ (г. Тараз) и других строительных вузах Республики Казахстан.
Результаты диссертационной работы использованы при разработке проектной документации институтами «Казюжгипроводхоз» и «Казремжилстрой».
Результаты исследований использованы при электротермообработке бетона сборных изделий и при зимнем бетонировании монолитных конструкций АО «Жамбылводстрой» (г. Тараз), АО «Кокше-таустрой» (г. Астана) и ОАО «Главвладимирстрой» (г. Владимир).
Методология работы основана на общепринятых теоретических положениях в области технологии возведения монолитных и изготовления сборных конструкций в зимних условиях, в разработку которых внесли вклад, в основном отечественные ученые - В.С.Абрамов, Г.А.Айрапетов, А.С.Арбеньев, Р.В.Вегенер, В.П.Ганин, Б.В.Генералов, В.Я.Гендин, А.И.Гныря, С.Г.Головнев, Н.Н.Данилов, И.Б.Заседателев, Б.М.Красновский, Б.А.Крылов, В.Д.Копылов, А.В.Лагойда, В.С.Лукьянов, Л.А.Малинина, С.А.Миронов, Б.Г.Скрамтаев, А.Р.Соловьянчик, С.А.Шифрин и др.
В основу работы положены современные представления о химических, физических и физико-химических процессах, протекающих в твердеющем бетоне при его тепловой обработке. Исследования проведены с использованием стандартных методик, применяемых специалистами при изучении упомянутых процессов в бетоне при его прогреве. Соискателем разработаны новая методика измерения давления в поровом пространстве бетона с использованием параллельного датчика. Экспериментальные исследования проведены с использованием современных приборов.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим количеством проведенных, экспериментов, статистической обработкой опытных данных, применением современных методов расчета, а также близкими значениями экспериментальных данных и опытно-производственной проверки результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЦМИПКС при МГСУ и Жамбылского гидромелиоративно-строительного институте (1988-1998 гг.); на расширенных заседаниях-семинарах секции Научногс Совета «Тепло- и массоперенос в процессе твердения материалов на ос