Введение к работе
Актуальность. Острый дефицит кондиционных заполнителей для тяжелого бетона в ряде регионов страны предопределяет необходимость широкого использования в мостовых изделиях и конструкциях мелкозернистого бетона (МЗБ) с использованием местных сырьевых ресурсов
Использование техногенных песков, которые существенно отличаются от природных по минеральному составу, происхождению, структуре и текстуре, особенно актуально в районах, где ощущается дефицит природных песков удовлетворительного качества
В Белгородской области отсутствуют качественные природные пески, поэтому использование техногенного сырья КМА является решением проблемы производства мелкозернистых бетонов
Получение высокоплотных мелкозернистых бетонов с использованием обогащенного песка из отсевов дробления кварцитопесчанника для мостовых конструкций и изделий позволит исключить дорогостоящий щебень, вследствие чего снизить транспортные расходы, улучшить экологическую обстановку в регионе, благодаря утилизации отходов горнорудного производства КМА
Диссертационная работа выполнена в рамках НТП Министерства образования РФ «Методологические основы рационального использования техногенного сырья в промышленности строительных материалов» (шифр 03 01055) и тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 200Ф-2008 гг
Цель U задачи работы. Повышение эффективности мелкозернистого бетона для производства мостовых конструкций с учетом использования техногенного песка
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи
изучение структурных особенностей и свойств отсевов дробления кварцитопесцанника с целью обогащения природного песка,
исследование особенностей структурообразования мелкозернистого бетона с использованием обогащенного техногенного песка,
разработка составов и изучение свойств мелкозернистого бетона для мостовых конструкций,
подготовка нормативных документов и реализация теоретических и экспериментальных исследований в промышленных условиях
Научная новизна работы. Предложены принципы повышения эффективности мелкозернистого бетона для производства мостовых конструкций с учетом использования композиционных вяжущих и обогащенного песка, заключающиеся в оптимизации процесса структурообразования матрицы, благодаря использованию вяжущих с полимодальным распределением частиц и высокоплотной упаковки обогащенного техноген-
ного песка Формирующийся при этом компонент отличается уменьшением содержания капиллярных и контракционных пор, а так же более плотной структурой новообразований
Предложена расчетно-теоретическая модель обогащения техногенного песка для повышения эффективности заполнителей с высокоплотной упаковкой, заключающаяся в расчете количества необходимых фракций для заполнения свободного объема в заполнителе и создании жесткого высокопрочного каркаса с учетом оптимального коэффициента раздвижки зерен
С использованием трехфакторного эксперимента квадратичной зависимости разработана математическая модель зависимости предела прочности при сжатии от водовяжущего отношения, соотношения различных фракций мелкого заполнителя, композиционного вяжущего и модуля крупности заполнителя, позволяющая проектировать высокоплотный мелкозернистый бетон и эффективно управлять технологическим процессом производства мостовых конструкций
Установлен характер закономерностей влияния расхода композиционного вяжущего на деформативные свойства мелкозернистого бетона С повышением клинкерной составляющей от 242 до 360 кг/м3 увеличивается прочность бетона на сжатие на 60-70 % , верхняя и нижняя граница трещинообразования до двух раз, модуль упругости бетона увеличивается на 30 %, что позволяет сделать вывод о предпочтительности использования мелкозернистого бетона на ВНВ высоких марок Применение таких бетонов позволяет уменьшить общую деформативность каркаса Это подтверждается более высокими модулем упругости и верхней границей мик-ротрещинообразования по сравнению с классическим тяжелым бетоном
Практическое Значение работы, Разработаны составы мелкозернистого бетона с высокоплотной упаковкой на основе вяжущего низкой водопотребности с применением в качестве заполнителя обогащенного песка из отсевов дробления кварцитопесчанника и песка Безлю-довского месторождения
Установлена возможность применения обогащенного песка из отсева дробления кварцитопесчанника КМА в качестве заполнителя МБЗ
Составлены технические условия по использованию обогащенного песка из отсевов дробления кварцитопесчанника КМА при производстве мелкозернистых бетонов
Предложена технология производства мостовых конструкций из МЗБ
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены на производственной линии изготовления мостовых изделий и конструкций ООО «Мостостройинвест»
Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные документы
технические условия на обогащенный песок из отсевов дробления кварцитопесчанника,
технологический регламент на производство свай из мелкозернистого бетона для мостостроения
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270205 и 270106, что отражено в учебных программах дисциплин «Дорожно-строительные материалы и изделия», «Инженерные сооружения в транспортном строительстве», «Технология бетона, строительных изделий и конструкций», «Основы научных исследований»
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (г Белгород, 2005 г), III Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии наука, промышленность, образование» (г Белгород, 2006 г ), Международной научно-практической конференции «Проблемы дорожного и строительного комплексов» (г Брянск, 2006 г), Всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение, теория и практика» (г Москва, 2006 г)
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в девяти научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ
Объем U структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, включающего 38 таблиц, 28 рисунков, список литературы из 164 наименований, 5 приложений
На защиту выносятся:
- принципы повышения эффективности мелкозернистого бетона
для производства мостовых конструкций с учетом использования компо
зиционных вяжущих и обогащенного песка,
расчетно-теоретическая модель обогащения техногенного песка для повышения эффективности заполнителей с высокоплотной упаковкой,
математическая модель зависимости предела прочности при сжатии от водовяжущего отношения, соотношения различных фракций мелкого заполнителя, композиционного вяжущего и модуля крупности заполнителя,
- характер закономерностей влияния расхода композиционного вяжущего на деформативные свойства мелкозернистого бетона
