Содержание к диссертации
Стр.
1. ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Состояние вопроса эксплуатации и ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений 11
Особенности климата средней полосы России и его влияние на технологию и эксалуатационные свойства бетона конструкций транспортных сооружений 20
Особенности мелкозернистого бетона и возможные пути повышения его эксплуатационных свойств 35
Цель и задачи исследований 42
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2Л. Материалы, использованные в работе 44
22. Методики исследований
2 2.1. Методики исследования свойств исходных материалов и бе
тона 46
2.2.2. Математическое планирование эксперимента 49
ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА ДЛЯ РЕМОНТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОН-СТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
3.1. Обоснование способа создания модифицированного мелкозер
нистого бетона для ремонта железобетонных конструкции транс
портных сооружений 53
3 2, Подбор состава модифицированного мелкозернистого бетона с
повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта желе
зобетонных конструкций транспортных сооружении с помощью ма
тематического моделирования 62
3.2J. Математическое моделирование модифицированного мелко
зернистого бетона с повышенными эксплуатационными свойствами
для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооруже
ний с помощью математического планирования эксперимента 65
3.2.2. Графическая интерпретация и анализ зависимостей "состав -
свойства" по полученной модели 72
3.3. Исследование влияния свойств исходных материалов на свойства модифицированного мелкозернистого бетона
3.3.1, Влияние крупности песка на свойства модифицированного
мелкозернистого бетона 84
3.3.2. Влияние вида портландцемента на свойства модифицирован
ного мелкозернистого бетона 86
3.3.3, Влияние вида нолимерной добавки на свойства модифициро
ванного мелкозернистого бетона 88
3.3.4. Влияние вида пластифицирующей добавки на свойства моди
фицированного мелкозернистого бетона 91
Выводы 93
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА ДЛЯ РЕМОНТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
4Л. Обоснование выбора критерия оценки эксплуатационной стой
кости модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта же
лезобетонных конструкций транспортных сооружений, эксплуати
руемых в средней полосе России ,, 94
4.2. Исследование влияния внешних эксплуатационных воздействий
на свойства модифицированного мелкозернистого бетона для ре
монта железобетонных конструкций транспортных сооружений
4.2.1. Исследование влияния внешних эксплуатационных воздейст
вий на арочностные свойства и коэффициент морозосолестойкости
модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта железо
бетонных конструкций транспортных сооружений 98
Исследование влияния внешних эксплуатационных воздействий на деформативные свойства модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений 108
Исследование влияния внешних эксплуатационных воздействий на истираемость и прочность сцепления с бетонным основанием модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта железо-
бетонных конструкций транспортных сооружений 114
Исследование влияния внешних эксплуатационных воздействий на структуру модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений 119
Анализ микроструктуры модифицированного мелкозернистого бетона для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений 125
Выводы 128
4Д ГЛАВА 5. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ, ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОП-
РОБОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕМОНТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
5.1. Выбор технологии ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений с применением модифицированного мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными свой-
т ствами
5Л Л. Критерии выбора оптимальной технологии ремонта железобе
тонных конструкций транспортных сооружений с применением мо
дифицированного мелкозернистого бетона с повышенными экс
плуатационными свойствами 129
5.1.2. Влияние природно-климатических условий средней полосы
России на технологию ремонта железобетонных конструкций
транспортных сооружений с применением модифицированного
мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными свой
ствами 135
5.1,3. Предлагаемая технология ремонта железобетонных конструкт
ций транспортных сооружений с применением модифицированного
мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными свой
ствами НО
Производственное опробование технологии ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений с применением модифицированного мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными свойствами 144
Разработка рекомендаций по ремонту железобетонных конструкций транспортных сооружении с применением модифицированного мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными
свойствами 146
5.4 Расчёт технико-экономической эффективности от применения разработашюго модифицированного мелкозернистого бетона при ремонте железобетонных конструкций транспортных сооружений... 146
Расчёт капиталовложений 146
Расчёт себестоимости ремонта 1 м3 поверхности железобетонных конструкций транспортных сооружений разработанным модифицированным мелкозернистым бетоном 148
5.4 J. Расчет экономического эффекта от применения разработанного модифицированного мелкозернистого бетона при ремонте
железобетонных конструкций транспортных сооружений 150
Выводы 152
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 153
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 173
Введение к работе
В последнее время, в результате резкого увеличения интенсивности транспортных потоков, ухудшения окружающей среды и увеличивающегося воздействия агрессивных сред (автомобильные выхлопы, горюче-смазочные материалы, антигололёдные реагенты и тлг), существенно возросли нагрузки на железобетонные конструкции транспортных сооружений, такие как мосты, путепроводы, тоннели, что приводит к преждевременному выходу их из строя и требует ПОСТОЯ1ШОГО ремонта.
Существующие материалы и технологии для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений зачастую не соответствуют этим жёстким условиям эксплуатации, а иногда слишком дороги, чтобы получить широкое распространение, поскольку предполагают использование материалов зарубежного производства.
Для осуществления качественного ремонта этих конструкций требуется разработка новых и совершенствование традиционных материалов и технологий, с целью повышения их эксплуатационных свойств.
Одним из путей решения этой непростой задачи является повышение эксплуатационных свойств мелкозернистого бетона (МЗБ) как основного материала для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений с целью повышения качества ремонтных работ и снижения их стоимости.
Данные обстоятельства указывают на необходимость проведения специальных исследований и позволяют сформулировать цель диссертационной работы. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Целью диссертационной работы является создание модифицированного мелкозернистого бетона (ММЗБ) с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений.
*
Для достижения поставленой цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ опыта использования МЗБ для ремонта 'железобетонных конструкций транспортных сооружений в России и за рубежом;
обосновать способ создания ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений;
разработать оптимальный состав ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкции транспортных сооружений;
исследовать эксплуатационные свойства разработанного ММЗБ для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений;
разработать рекомендации по ремонту железобетонных конструкций транспортных сооружений с применением ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами;
осуществить производственное опробование разработанною ММЗБ;
определить технико-экономическую эффективность от применения разработанного ММЗБ при ремонте железобегонных конструкций транспортных сооружений.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
разработаны теоретические положения создания ММЗБ С повышенными эксплуатационными свойствами путём модифицирования ето структуры комплексной добавкой, состоящей из акриловой эмульсии. кремнийорганической жидкости и смолы нейтрализованной воздухововлекающей. позволяющей снизить содержание капиллярных пор; создать демпферную пористость, повысить гидрофобпость пор и адгезию к бетону конструкции;
установлены зависимости технических свойств мелкозернистой бетонной смеси и начального периода струкгурообразования ММЗБ от различного состава комплексной добавки;
с помощью электронно-зондового и рентгенофазового анализов микроструктуры ММЗБ установлено, что комплексная добавка, не изменяя
характер новообразований, увеличивает солержанке гидросиликатов и
нортландита в виде плоских кристаллов, пронизанных ионами металлов А1Ъ+,
Fei+? Si4*, что делает их нерастворимыми, а, в целом, создаёт повышенную эксплуатационную стойкость структуре ММЗБ;
предложен критерии в виде коэффициента морозосолестоикости по прочности на растяжение при изгибе, который позволяет оценивать экешуатационпую стойкость ММЗБ для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений, эксплуатируемых в средней полосе России;
установлены зависимости свойств ММЗБ: усадочных деформаций, динамического модуля упругости, прочности на сжатие н растяжение при изгибе и раскалывании, трещиностойкости^ истираемости, адгезии к бетону конструкции, морозостойкости, от количества комплексной добавки, параметров структуры и воздействия внешних факторов. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ:
разработана методика создания ММЗБ с повышенными экештуагационными свойствами для ремонт железобетонных конструкций транспортных сооружений путём модифицирования его структуры комплексной добавкой^ состоящей из акриловой эмульсии, кремнийорганической жидкости и смолы нейтрализованной воздухововлекающей;
разработаны оптимальные составы, которые позволили получить ММЗБ с повышенньтми эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций гранспортвых сооружений с величиной усадочных деформаций меньшей в 1,3 раза; динамическим модулем упругости ниже в Іт8 раза; прочностью на сжатие выше в 1^2 раза; прочностью на растяжение при изгибе выше в 3 раза; прочностью на растяжение при раскалывании выше в 2,2 раза; условной предельной растяжимостью выше в 4 раза, истираемостью ниже в 10 раз; адгезией к бетону конструкции выше в 3 раза; морозостойкостью в солях выше более чем в 2 раза по сравнению с контрольным МЗБ;
разработана технология приготовления и применений ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ:
осуществлено производственное опробование разработанного ММЗБ при ремонте железобетонных опор и пролётных строений Северянине кого путепровода над железнодорожными путями ярославского направления в г.Москве общей площадью 380 м2;
разработаны «Рекомендации по ремонту железобетонных конструкций транспортных сооружений с применением модифицированного мелкозернистого бетона с повышенными эксплуатационными свойствами», АПРОБАЦИЯ
Основные результаты диссертационной работы доложены на; пятой, шестой и седьмой научно-практических конференциях молодых учёных, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», проходивших в МГСУ в 2002, 2003 и 2004г.г.; круглом столе IX международной выставки молодёжных научно-технических проектов «Экспо-наука 2003», проходившей в ВВЦ; международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений», проходившей в Вологде в 2003г.
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 230 наименований и приложений. Она изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков и 31 таблицу. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
- теоретические положения создания ММЗБ с повышенными
эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций
транспортных сооружений путём модифицирования его структуры
комплексной добавкойэ состоящей из акриловой эмульсии,
кремнийорганической жидкости и смолы нейтрализованной
воздухововлекающей;
установленные зависимости технических свойств мелкозернистой бетонной смеси и начального периода структурообразования ММЗБ от различного состава комплексной добавки;
разработанный оптимальный состав ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений;
критерий оценки эксплуатационной стойкости ММЗБ для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений, эксплуатируемых в средней полосе России;
зависимости физико-технических и эксплуатационных свойств ММЗБ для ремонга железобетонных конструкций транспортных сооружений с комплексной добавкой от воздействия внешних факторов;
технология приготовления и применения ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений;
результаты производственного опробования ММЗБ с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений в условиях средней полосы России.
Работа выполнена на кафедре ^Технология вяжущих веществ и бетонов» Московского государственного строительного уітверситета под руководством профессора, доктора технических наук А,В,Ферронской, которой автор глубоко признателен за постоянное руководство и большую помощь.
Автор выражает благодарность также Генеральному директору ООО «НТЦ ЭМИТ», кандидату технических наук И.М.Баранову и коллективу кафедры ТВВиЕ, МГСУ за содействие и помопхь при выполнении данной работы.
