Введение к работе
Астуальшстъ. работы
Одна из важнейших причин недостаточной долговечности бетона и железобетона связана с развитием собственных деформаций и внутрн-структурных напряжяшй, возникающих на всех этапах твердения бетона на портландцементе и приводящих, в случае их высокой интенсивности, к образованию микро- и макротрещин в структуре бетона. Наиболее опасны деформации усадки. На ранних этапах формирования структуры (контрахцконная усадка) они предопределяют формирование дефектов в структуре твердеющего бетона, а в более поздний период (в основном влажнестная усадка) способствуют развіггшо первоначальных дефектов. В период эксплуатации при изменениях влажности и температуры, особенно сопровождающихся фазовыми переходами воды в порах бетона, создаются дополнительные поля деформации и напряжений, которые, суммируясь с внутрнструктурными, вызывают образование шкротрещин, развитие которых приводит к нарушешпо структурной целостности материала.
Для уаеньшсшія негативных последствий собственных деформации посредством их регулирования разработаны бетоны с компенсированной усадкой на основе расширяющихся (РЦ) и напрягающих (НЦ) цементов, [применяемых как в виде цементов заводского изготовления, так и расширяющих добавок (РД) к портландцемеїпу при приготовлении бетонной :меси. В зависимости от количества РД различают цементы с малой энер-~ней самонапряжешк, используемые для компенсации усадки бетонов и ^aпpягaющиc - для повышения Tpcmmrocf ойкостн и производства самона-тряженных железобетонных конструкций.
Эффект от использования комбинированного заполнителя, обнаруженный многими исследователями, проявляется в частичном снижении се-жментационных процессов, уменьшении дефектности, обусловленной ликротрещинообразоваїшсм в период твердения, повышением сопротив-
ляемости структуры затвердевшего бетона развитию трещин, т.е. способ» вует, в общеы случае, значительному повышению стойкости бетона к аты сферным воздействиям.
Учитывая положительный эффект от применения цементов с РД в f тонах на плотных и пористых запожгителях и эффективность комбинир ванного заполнителя, следует считать актуальной постановку задачи і исследованию вопроса о введении расширяющих добавок в бетон на ко бшшрованиом заполнителе. Это позволит усишпъ эффект их воздействі на структуру бетона и, таким образом, способствовать повышению долг вечности бетона и железобетона.
Целый» диссертационной работы является разработка критериев о тимизации количества расширяющей добавки для компенсирования уса ки бетонов на комбинированном заполнителе и предложений по норм тивным и расчетным характеристикам основных показателей назначені для производства изделий и конструкций повышенной долговечности.
Для выполнения поставлешгай цели решаются следующие задала:
определить влияние количества и вида расширяющих добавок і величины внутренней и внешней химической контракции твердеющих В: хсущнх;
изучить влияние расширяющих добавок на состояние и свойсп контактной зоны цементно-песчаной матрицы с различным заполнителей
изучить кинетику собственных деформаций бетонов на комбинир< ванном заполшггсле с расширяющими добавками в зависимости от услс вин ограничения деформаций;
исследовать основные свойства бетонов с комбинированным запої нителем на основе цементов с расширяющими добавками в зависимости о условий огршшчения деформации при твердении и разработать предлож< кия по их нормативным и расчетным значениям;
изучить влияние некоторых производственных факторов на процес сы уплотнения бетонных смесей.
Научная новизна згзботы:
- изучены законоыерности развития общей н внешней контракции
цементов с сульфоалюмгегатными и сульфоферрипгыми расширяющими
цобавкамл в количестве до 20% от массы портландцемента. Для оператив
ного определения оптимального количества расширяющей добавки при
производстве бетонов с компенсированной усадкой предлагается исполь
зовать величину относительной внешней контракции (отношение внешней
шггракции цемента с расширяющей добавкой к внешней контракции
портландцемента) в пределах 0,1-0,15;
установлены зависимости величины остаточного расширения бето-гов после стабилизации усадочісих деформаций от вида и количества рас-лиряющей добавки, а также от вида и объемного содержания керамзито-joro гравия;
изучено состояние и свойства контактной зоны цементно-песчаной матрицы с различными заполнителями. Установлено, что при введении :ульфоашомннатной расширяющей добавки повышается однородность ггруктуры бетона на уровне матрица-заполнитель, что проявляется п сни-кении коэффициента вариации микротвердости до 3,5 раз, а для контактах зон в 2,1 -2,7 раза в зависимости от пористости заполнителя;
выявлены общие взаимозависимости свойств бетонов с коыпенси-юванлой усадкой на основе портландцемента при введении различного іида расширяющих добавок и керамзитового гравия, которые могут быть [спользованы для нормативного обеспечения применения таких бетонов в >азлич1тых областях строіггельства, где к железобетону предъявляются по-ышенные требования по долговечности в атмосферных условиях эксплуа-ации;
- выявлено влияние осевого и спирального армирования на процесс
азвития собственных деформаций бетонов с комбинированным заполни-
елсм при введеіши расширяющей добавки, а также на формирование их
груктуры и свойств. Показано, что для обеспечения показателей назнзче-
ния свободно твердеющего бетона на достаточном уроряе необхода обеспечить такие условия развития деформаций, при которых незавнеї от направления и способа их ограничения отношение деформаций бете при свободном (єа) и упругоограниченном (су)твердении составляет 1 -г-;
получены новые экспериментальные данные о морозостойкости тонов с комбинированным заполнителем при введении различного коли ства сульфоферрнтной расширяющей добавки. Установлено, что в зовні мости от количества добавки и условий твердения возможно повышм морозостойкости бетона до 40% в сравнения с эталонным составом на м коалюминатном портландцементе;
установлено влияние расширяющей добавки на изменение удобої ладываеыости и уплогняемости бетонных смесей во времени. Похазш что несмотря на более короткие сроки схватывания цементов с расширя Щ1ШН добавками, бетонные смеси с оптимальным количеством добав, обладают аналогичными портландцементньш свойствами.
Праьтн'иское зііа«$ашг и ввадрсиие результатов работы:
- разработаны критерии и способы определения оптимального кол
чества расширяющей добавки, достаточной для полученш бетонов с ко
пененрованной усадкой на коыбшвгрованном заполнителе при пронзво,
стве бетонных и железобетонных изделий;
установлено, что введение расширяющей добавки незначнтслы повышает уровень длительной прочности и обеспечивает более интенсії ное нарастание прочности в длительные сроки, что может быть учтено пр проектировании конструкции. Повышение одкородносги результатов и пытании прочности на растяжение позволяет принимать нормативные расчетные сопротивления Рч<, Ній, с коэффициентом 1,05;
показано, что расчет модуля упругости бетонов с комбинироваї ным заполнителем и расширяющимся цементом может проюводиться п известным формулам с введением коэффициента Kju, учитьшающсго услс
вия ограничения деформаций при твердении в направлении оси определения модуля упругости (К// = 0,9-1,2);
- установлено влияние рационального количества расширяющей добавки на повышение величин предельной сжимаемости (на 10 -15%) и растяжимости (на 20 - 25%) бетонов с комбинированным заполнителем;
предложены рациональные составы бетонов с компенсированной усадкой на комбинированном заполнителе для производства конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по долговечности в атмосферных условиях эксплуатации (плиты мощения, тротуарная плитка, камни бортовые дорожные, аэродромные плиты, мостовые конструкции и т.п.).
Достсаграоеп. исследований обеспечена использованием действующих государственных стандартов и поверенного оборудования при испытании материалов, методов математического планирования исследований и обработки экспериментальных данных, современной вычислительной техники и програымного обеспечения, количества контрольных образцов -близнецов, обеспечивающего доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10%, а также использованием комплекса современных физико-химических методов исследований: ДТА, РФА и оптической мик-росхопни.
Аатод защпщ&ет
особенности влияния вида и количества расширяющей добавки на кинетику и величины внешней и общей контракции цементов;
- результаты исследований кинетики собственных деформаций бето
нов с расширяющей добавкой на комбинированном заполнителе;
- результаты оценки микротвердости и пористости цементно-
песчаной матрицы, а также контактной зоны с различными заполнителями
при введении расширяющих добавок;
- результаты комплексных исследований показателей назначения бе
тонов с комбинированным заполнителем на основе цементов с расширяю-
наши добавками в зависимости от условии ограничения деформаций щ твердении;
- результаты оценки влияния временных факторов на условия упло
нения бетонных смесей с расширяющими добавками на комбинирование
заполнителе.
Апробации работы н птйтаисяцнн
Диссертационная работа вьтолнялась в период с 1994 по 1997 г. і кафедре технологии вяжущих веществ, бетонов н строительной керамш Ростовского государственного строительного уштерситета. Материал диссертации докладывались и обсуждались на:
международной научно-технической конференции "Эффсхтивш технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкции". Ро< тов-на-Дону, 1994 г.;
международной научно-практической конферащин. Ростов-ш Дону, 1997г.
региональных научно-технических конференциях Ростовской-ш Доігу государственной академии строительства ( 1994 -1997 г.).
Основные положения диссертации опубликованы в 6 работах.
Структура н объем работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списк литературы и приложении. Она содержит 220 страниц, 84 рисунка, 35 таб лиц, 166 литературных источников.
