Введение к работе
Актуальность.
В настоящее время накоплен положительный опыт применения мелкозернистого бетона в монолитном домостроении для жилищного и гражданского строительства с классом по прочности не выше В25…В30. При этом, производство мелкозернистого бетона требует повышенного расхода цемента, что вызывает удорожание бетона и железобетонных конструкций, а твердение сопровождается развитием усадочных деформаций вследствие отсутствия крупного заполнителя, что отрицательно сказывается на его трещиностойкости и долговечности. Все это является сдерживающим фактором более широкого применения мелкозернистого бетона в строительной практике.
Решение задачи повышения эффективности мелкозернистых бетонов и более широкого применения их в строительстве может быть достигнуто путем использования комплексной наносодержащей добавки с оптимально подобранным зерновым и минеральным составом.
Работа выполнена в соответствии с федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013гг.
Цель работы.
Целью диссертации является разработка мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой и высокими эксплуатационными характеристиками.
Задачи исследования.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- обосновать возможность получения комплексной наносодержащей добавки с оптимально подобранным зерновым и минеральным составом;
- определить влияние минерального и гранулометрического состава микронаполнителей на структуру и свойства мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой;
- разработать рекомендации по проектированию состава мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой;
- провести опытно-производственную апробацию результатов исследования.
Научная новизна.
Обоснована возможность получения модифицированного мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой на основе портландцемента с применением микронаполнителя типа "Микродур R-X", содержащего до 20% зерен с наноразмерами <1мкм, и тонкодисперсной карбонатной муки (2,1-6мкм), способствующей повышению степени гидратации вяжущего за счет аккумулирования воды, увеличению объема цементного геля и снижению капиллярной пористости.
Модифицированное вяжущее с комплексной наносодержащей добавкой оптимального зернового состава имеет пониженную водопотребность вяжущего на 10-25% и повышенную на 30-50% подвижность.
Установлено, что наиболее эффективной добавкой является смесь тонкомолотой карбонатной муки различной дисперсности со средним радиусом 2,1-3,3 мкм и «Микродур R-X» в соотношении 30% : 70%.
Показано что введение в состав ПЦ500 до 40% тонкодисперсной карбонатной муки удельная поверхность модифицированного вяжущего повышается на 236% (от 355 м2/кг до 887 м2/кг).
Установлено, что при введении в вяжущее комплексной наносодержащей добавки, содержащей 10% микродура и 30% карбонатной муки или их смеси, приводит к снижению количества сидементационной воды более, чем в 2 раза, увеличению вязкости с 1,2 Па*с до 1,4 Па*с и границе текучести с 9 Па до 10Па.
Показано, что мелкозернистый бетон на модифицированном вяжущем оптимального состава имеет на 10-30% пониженный объем капиллярных пор.
Показано, что мелкозернистый бетон на модифицированном вяжущем оптимального состава имеет прочность через сутки до 40% от марочной.
Результат ДТА показал, что на термограмме наблюдается значительный эндотермический эффект с максимумом при 120оС, обусловленный потерей слабосвязанной воды продуктами новообразований (преимущественно эттрингит) и повышенную степень гидратации вяжущего.
Идентификация продуктов гидратации, образовавшихся при твердении КВ, выполнена с применением рентгенофазового анализа. Рентгенограмма образца подтверждает преимущественно аморфный характер C-S-H-фаз.
Практическая значимость.
Разработан оптимальный состав модифицированного вяжущего с комплексной наносодержащей добавкой, включающей портландцемент и 40% микронаполнителя, который состоит из 70% микродура и 30% тонкодисперсной карбонатной муки с максимальным размером зерен до 6 мкм.
Получен мелкозернистый самоуплотняющийся бетона с комплексной наносодержащей добавкой, имеющий класс В30-В50 и выше, водонепроницаемость W12 и морозостойкость F300.
Разработаны рекомендации по проектированию состава мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой с классом по прочности В30-В50.
Внедрение результатов исследований.
По разработанной технологии приготовления, укладки и ухода за твердеющим мелкозернистым самоуплотняющимся бетоном выполнено строительство завода по производству препаратов крови в г. Кирове. Общий объем приготовленного и уложенного в опалубку бетона класса В30-В50 на основе мелкозернистого самоуплотняющегося бетона на модифицированном вяжущем составил 17 450 м3 , что позволило на 20% сократить производственные затраты по строительству зданий и сооружений за счёт сокращения сроков производства работ и экономии материально-технических и трудовых ресурсов. Общий экономический эффект от внедрения результатов работы составил 22,58 млн. руб.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы докладывались на шестой международной и восьмой всероссийской научно-практической конференции «Социогуманитарные проблемы строительного комплекса» Москва 2010г, на конгрессе Строительная наука, техника и технологии: перспективы и пути развития, секции «Инновации в строительной отрасли», Крокус-Экспо 02.11.2010г., а также на международной конференции «IBAUSIL» (г. Веймар, Германия) в 2012г.
Основное содержание диссертации опубликовано в 6 научных работах, из них 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
На защиту выносятся:
- обоснование выбора наиболее эффективных микронаполнителей для получения мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой;
- основные зависимости влияния минерального и гранулометрического состава микронаполнителей на структуру и свойства модифицированного вяжущего для мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой;
- обоснование возможности получения мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов с комплексной наносодержащей добавкой класса В30-В50 на песках с разным модулем крупности 0,9-2,4Мк;
- рекомендации по проектированию состава мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с комплексной наносодержащей добавкой;
-результаты опытно-производственной апробации выполненных исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов, библиографического списка, использованной литературы и приложений. Общий объем работы составляет 182 страниц, в том числе 155 страницы основного текста, содержащего 23 таблицы, 104 рисунка и 28 страниц приложений. Список использованных источников содержит 139 наименований.
