Введение к работе
Актуальность
Интенсивное развитие строительства повышает спрос на строительные материалы, в частности, на песок. Однако во многих регионах ресурсы природного песка ограничены, а его дальняя доставка, связана с зафатами на транспортирование и, следовательно, с удорожанием материала.
При производстве щебня из скальных горных пород образуется большое количество отходов в виде отсевов дробления - до 20...30% от перерабатываемой горной массы. Но применение в бетоне материалов из отсевов дробления сдерживается из-за недостаточной изученности свойств, определяющих их пригодность как компонентов бетона, а также из-за отсутствия научно-обоснованных рекомендаций.
В связи с этим в ряд актуальных задач выдвигаются вопросы комплексного использования материалов получаемых при переработке скальных горных пород, в частности базальтов. Использование в бетоне щебня и отходов его производства отсевов дробления в качестве мелкого заполнителя и наполнителя, т.е. полифракциоиого заполнителя одного петрографического состава позволит сократить расходы на переработку горной массы в эксплуатируемых месторождениях и удовлетворить потребность в песке для бетона, а также будет способствовать рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды.
Диссертация выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ МГСУ и Вьетнамского института строительных материалов.
Цель и задачи
Целю диссертационной работы является получение эффективных бетонов на базальтовом полифракционном заполнителе, состоящем из щебня и отсевов дробления в виде песка и пыли, а также химических добавок - регуляторов свойств бетонной смеси и бетона.
Для достижения цели потребовалось решение следующих задач:
обосновать возможность и целесообразность применения в тяжелом бетоне отсевов дробления, получаемых при производстве базальтового щебня;
изучить гранулометрический состав отсевов дробления и установить рекомендуемый зерновой состав мелкого заполнителя для бетона;
установить роль и оптимальное количество пылевидной составляющей в дробленом песке и её влияние на свойства растворной части и самого бетона;
- определить оптимальное соотношение между мелким и крупным
заполнителями для создания рациональной структуры бетона при
наименьшей водопотребности и наилучшей удобоукладываемости бетонной смеси;
установить зависимости свойств бетонных смесей и бетонов с использованием полифракционного заполнителем от основных технологических факторов;
определить значения коэффициентов качества заполнителя для расчета состава бетона на полнфракционном базальтовом заполнителе;
- провести опытно-промышленное опробование результатов
исследований.
Научная новизна
Обоснована возможность получения эффективных тяжелых бетонов на полифракционном заполнителе одного петрографического состава, содержащем щебень и песок из отсевов дробления оптимального гранулометрического состава с пылевидной составляющей, обладающей гидравлической активностью, и в комплексе с суперпластификатором способствующей созданию плотной контактной зоны у поверхности заполнителя и повышенной прочности сцепления с цементным камнем.
С помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и РФА установлено влияние пылевидной составляющей (менее 0,15 мм) на микроструктуру контактной зоны, в которой в результате реакций между дисперсными частицами базальта и гидратированным портландцементом образуются стабильные низкоосновные гидросиликаты кальция вместо кристаллических слоев гидроксида кальция, в результате уменьшается толщина контактной зоны и ее микроструктура становится более плотной и однородной.
Установлены зерновой состав и удельная поверхность пылевидной составляющей, размеры частиц которой соизмеримы с крупными зернами цемента, и ее пуццоланическая активность вследствие наличия аморфной разновидности диоксида кремния на поверхности минералов группы пироксенов, породообразующих для базальтов.
Получены многофакторные математические модели, выражающие зависимости средней насыпной плотности и пустотности песка из отсевов дробления, содержащего пылевидную фракцию (менее 0,15 мм), от его зернового состава, необходимые для определения состава бетона.
Установлены зависимости основных свойств бетонной смеси и бетона на полифракционном базальтовом заполнителе от технологических факторов: В/Ц - отношения, состава заполнителя содержания пластификатора, продолжительности твердения.
Установлено влияние содержания пылевидной фракции на прочность сцепления раствора на песке из отсевов дробления с крупным базальтовым заполнителем.
Практическое значение
Разработана технология полифракционного заполнителя и бетона на нем, позволяющая перевести производство базальтового щебня в безотходную категорию.
Получены бетоны классов по прочности на сжатие В20...В30 на полифракционном базальтовом заполнителе оптимального зернового состава, содержащем щебень, песок из отсевов дробления фракционированный и пылевидную фракцию в количестве до 15% массы песка.
Предложены значения коэффициентов качества заполнителя (А) для расчета составов бетона на полифракционном базальтовом заполнителе.
Внедрение результатов исследований
Разработаны рекомендации по получению бетона с комплексным использованием базальтового щебня и отсевов дробления.
Основные результаты исследований намечено использовать в дополнении к вьетнамскому стандарту TCXDVN 349-2005 «Дробленый песок для бетона и раствора».
Опытно-промышленное опробование проводилось в строительной компании С.А.О Нам Чунг Н.А, изготовлено 100 м3 бетона на полифракционном базальтовом заполнителе.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов к докторантов «Строительство формирование среды жизнедеятельности» в МГСУ в 2008 и 2009 г.г.
По теме диссертации опубликованы три статьи, в том числе одна по перечню изданий ВАК РФ.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографического списка из 99 наименований, и приложения. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 39 таблицы.
На защиту диссертации выносятся
обоснование возможности использования отсевов дробления базальта в тяжелых бетонах на базальтовом щебне;
многофакторные зависимости гранулометрического состава песка из отсевов дробления с пылевидной фракцией от его насыпной плотности и пустотности;
зависимости изменения состава и свойств бетонов на полифракционной базальтовом заполнителе от главных факторов;
положения об изменения структуры контактной зоны в бетонах на полифракционном базальтовом заполнителе, установленные методами СЭМ и РФА;
результаты опытно-промышленного опробования.
