Введение к работе
Актуальность. В настоящее время в связи с реализацией приоритетного национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России» особую актуальность приобретают задачи увеличения производства дорожно-строительных материалов, обладающих высокими конструктивными, эксплуатационными и декоративными качествами в сочетании с экологической безопасностью В большей мере перечисленным требованиям отвечают штучные изделия из мелкозернистого бетона -тротуарная плитка Преимущество мощения плиткой очевидно и заключается в долговечности применяемого материала, его ремонтной пригодности, возможности получения архитектурного разнообразия и внесения индивидуальности, достигаемой с помощью использования разнообразных по цвету и форме изделий
В отличие от стеновых цементно-песчаных изделии тротуарная плитка эксплуатируется в более сложных температурно-влажностных условиях, при постоянном агрессивном воздействии выхлопных газов Одной из причин снижения долговечности изделий и конструкций из мелкозернистых бетонов является их коррозия, последствием которой являются солевых образования на тротуарной плитке, именуемые в технической литературе «высолами» Помимо снижения эксплуатационных показателей высолы приводят к ухудшению архитектурной выразительности дорожных покрытий.
Анализ существующих способов борьбы с высолами показал, что большинство методов, в частности различные виды очистки и гидрофоби-зирующие пропитки практически не приемлемы для изделий, используемых в покрыли* дорог и тротуаров В связи с этим актуальным является оптимизация составов и структуры на стадии подбора компонентов це-ментно-песчаной смеси
Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 2004-2008 гг
Цель и задачи работы.
Разработка составов мелкозернистого бетона со сниженным высоло-образованием для производства тротуарной плитки
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи
исследование состава и морфологии высолов, обоснование рациональных методов их предотвращения с учетом специфики эксплуатации изделий из мелкозернистого бетона для дорожного строительства,
определение эффективности использования кварцевого сырья различных генетических типов и суперпластификаторов в качестве компонентов композиционных вяжущих,
разработка композиционного вяжущего и установление закономерности влияния состава ВНВ и условий твердения на численные значения
коэффициентов корреляции и констант кинетики прочности во времени,
- разработка составов мелкозернистого бетона на основе композици
онных вяжущих и заполнителя с высокоплотной упаковкой для мелкозер
нистого бетона, изучение эффективности применения разработанных со
ставов, как метода предотвращения высолообразования,
- подготовка нормативных документов для реализации теоретиче
ских и экспериментальных исследований и промышленная апробация
Научная новизна.
Предложены принципы проектирования мелкозернистого бетона с пониженным высолообразованием для производства тротуарной плитки, за счет оптимизации составов и структуры на стадии подбора компонентов бетонной смеси, что способствует повышению плотности материала и снижению содержания растворимы компонентов Показана целесообразность использования в качестве кремнеземисто компонента композиционных вяжущих мономинеральных кварцевых пород зеленосланцевой фации метаморфизма Установлено, что для увеличения плотности бетонной смеси путем создания плотнейшей упаковки рациональным является применение заполнителя с коэффициентом качества > 0,9
Установлена зависимость качества кварцевого компонента композиционного вяжущего от типа и количества полиморфных модификаций кремнезема в составе исходной породы Показано, что при увеличении содержания высокотемпературной п олиморфной модификации р-кварца, увеличивается активность кремнезема по отношению к Са(ОН)2, выделяющемуся при гидратации клинкерных минералов, следствием чего является повышение активности композиционного вяжущего и качества тротуарной плитки
Выявлен характер изменения вязкости системы «кварц - цемент -вода - суперпластификатор» в зависимости от генетического типа кремнезема, заключающийся в зависимости величины снижения вязкости от прочности единичного коагуляционного контакта С увеличением энергии единичного коагуляционного контакта (кварц низкой степени метаморфизма) величина изменения реологических параметров возрастает, что обусловлено различной величиной высвобождаемой иммобилизованной воды, при этом при введении оптимального количества пластификатора вязкость системы на основе кварца низкой степени метаморфизма на 40-50 % ниже, чем на основе кварца осадочных пород
Практическое значение работы.
разработаны композиционные вяжущие на основе кварцевых пород зеленосланцевой фации метаморфизма,
предложены составы мелкозернистого бетона на основе композиционных вяжущих и высокоплотных составах заполнителя, позволяющие снизить высолообразование на цементно-песчаной тротуарной плитке;
- получены мелкозернистые бетоны с кубиковой прочностью 30-40 МПа, морозостойкостью до 200 циклов включительно с использованием метаморфогенных кварцевых пород
Внедрение результатов исследований.
Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы при производстве тротуарной плитки с пониженным высолообразованием из мелкозернистых бетонов на основе техногенных песков КМА разработаны следующие нормативные документы
технические условия на «Кремнеземсодержащий компонент из отсева дробления кварцитопесчаника Лебединского горнообогатительного комбината» ТУ 5743-009-02066339-2005,
технологический регламент на «Изготовление вяжущих низкой во-допотребности с использованием отсева дробления кварцитопесчаника Лебединского горно-обогатительного комбината в качестве
кремнеземсодержащего компонента»;
технологический регламент на «Изготовление тротуарной плитки методом полусухого вибропрессования»,
рекомендации по использованию отсева дробления кварцитопесчаника КМА для производства тротуарной плитки
На предприятии ОАО «Стройбетон» выпущена опытно-промышленная партия изделий, использованных при благоустройстве тротуарных дорожек и прилегающих территорий поселка Пролетарский Белгородской области
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270205 и 270106
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы доложены на Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (г Белгород, 2005), IV Международной нучно-практической конференции «Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения» (г Ялта, 2006), III Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии наука, промышленность, образование» (г Белгород, 2006), Всероссийской нучно-практической конференции «Строительное материаловедение-теория и практика» (г Москва, 2006), Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (г Белгород, 2007)
Публикации.
Результаты исследований, отражающие основные положения
диссертационной работы, изложены в 10 научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений Работа изложена на 220 страницах машинописного текста, включающего 29 таблицу, 56 рисунков и фотографий, списка литературы из 153 наименований, 7 приложений