Введение к работе
Актуальность темы исследования. Недостаток качественных строительных материалов устойчивых к воздействию климатических факторов и сдвиговых нагрузок, возникающих при движении технологического транспорта на территориях различных промышленных объектов, приводит к повышению финансовых расходов на ремонт и поддержание эксплуатационного состояния существующих покрытий. Наиболее распространённые материалы, используемые при устройстве полов промышленных цехов и складов, покрытия территорий промышленных предприятий, аэропортов и автостоянок являются цементо- и асфальтобетоны. Цементобетон имеет ряд недостатков, таких как: низкая ударная прочность, высокая хрупкость, низкая устойчивость к возникающим термическим напряжениям. Асфальтобетоны обладают низкой устойчивостью к развитию пластических деформаций от транспортных нагрузок, и воздействию климатических факторов. Уменьшить влияние указанных недостатков возможно за счёт разработки композиционного материала обладающего высокими прочностными и деформативными качествами, на основе битумно- цементного вяжущего, сочетающего прочные кристаллизационные связи, образующиеся в процессе гидратации цемента, с пластичными конденсационными контактами битума. Основываясь на мировом опыте, внедрение битумных эмульсий является наиболее экологичным и энергетически выгодным направлением использования вязких битумов.
Как показывают многочисленные исследования, одним из наиболее эффективных методов повышения сопротивления покрытий автомобильных дорог развитию различного рода разрушений и деформаций, является использование дисперсно-армированных строительных материалов. В настоящее время использование волокон в составе различных строительных материалов стало промышленной технологией во многих странах: Франции, Германии, Швеции, Финляндии, Польше, Канаде, Австрии и др.
В этой связи разработка устойчивых к сдвиговым и климатическим воздействиям дисперсно-армированных строительных материалов на основе битумных эмульсий, предназначенных для строительных и ремонтных работ, является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы: разработка дисперсно-армированных бетонов на битумно-цементном вяжущем, с повышенной устойчивостью к сдвиговым и климатическим воздействиям, предназначенных для строительных и ремонтных работ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
теоретически обосновать возможность получения битумных эмульсий различных классов с использованием в качестве эмульгатора аминного реагента Эмульзол-4;
установить влияние неионогенного стабилизатора Оксипав-А.30 на технологические свойства битумных эмульсий;
оптимизировать состав битумно-цементного вяжущего исходя из условия обеспечения устойчивости бетонов, на его основе, к сдвиговым и климатическим воздействиям;
экспериментально исследовать процессы структурообразования бетонов, приготовленных с применением битумно-цементного вяжущего, армированного тонкодисперсным базальтовым волокном;
выявить механизм воздействия тонкодисперсной базальтового волокна на процессы формирования структуры и свойства разрабатываемых бетонов;
осуществить опытно-производственное внедрение разработанного материала.
Объект исследования - дисперсно-армированные бетоны на битумно- цементном вяжущем.
Предмет исследования - устойчивость дисперсно-армированных бетонов сдвиговым и климатическим воздействиям.
Научная новизна:
выполнены теоретические и экспериментальные исследования, подтверждающие снижение поверхностного натяжения водной фазы и образования битумно-эмульсионной системы с применением реагента катионного типа - Эмульзол-4;
установлено положительное влияние неионогенного ПАВ - модификатора Оксипав-А.30 на технологические свойства катионных битумных эмульсий и бетонов на их основе;
выявлен механизм воздействия тонкодисперсного базальтового волокна на процессы структурообразования и физико-механические свойства бетонов приготовленных на битумно-цементном вяжущем;
установлено положительное влияние структуры битумно-цементного вяжущего на устойчивость бетонов в условиях сдвиговых и климатических воздействий.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке бетонов с повышенной устойчивостью к разрушениям в процессе эксплуатации;
анализ экспериментальных исследований по выявлению оптимального компонентного состава дисперсно-армированного битумно-цементного вяжущего, оптимизированного по критериям сдвигоустойчивости, трещино- и водостойкости бетонов на его основе;
результаты экспериментальных исследований по выявлению влияния катионного реагента Эмульзол-4 и неионогенного ПАВ-модификатора Оксипав-А.30 на свойства катионных битумных эмульсий полученных с их использованием.
Практическая значимость:
доказана возможность получения катионных битумных эмульсий различных классов на основе аминного реагента Эмульзол-4;
предложены способы модификации битумных эмульсий и бетонов на битумно-цементном вяжущем новым неионогенным ПАВ-модификатором Оксипав-А.30, который позволяет улучшить дисперсность и устойчивость эмульсий, а так же повысить водостойкость бетонов;
разработаны составы дисперсно-армированных бетонов на битумно- цементном вяжущем, обладающие повышенной устойчивостью к сдвиговым и климатическим воздействиям;
разработан эффективный способ утилизации базальтового волокна (отхода производства базальтовых изделий)
Апробация результатов исследования.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждались на научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2005 - 2012 гг.) и других международных конференциях: МНТК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды» (Пермь, 2005, 2010 гг.), ВНПК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (Омск, 2006 г.), МНПК «Современные технологии и материалы в дорожном хозяйстве» (Харьков, 2006 г.)
Публикации. Содержание диссертации изложено в 26 научных публикациях, включая 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, и 3 патентах.
Объём и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка из 133 наименований. Работа изложена на 163 страницах машинописного
текста и включает 24 рисунка и 43 таблицы.
