Введение к работе
з Актуальность. Принятие национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» значительно активизировало положение на строительном рынке жилья и способствовало внедрению новых технологий в строительной отрасли и в смежных производствах. Широкое распространение монолитных железобетонных конструкций и связанная с этим возросшая потребность в опалубке предопределяют актуальность исследований, направленных на совершенствование и разработку новых видов опалубок, в т.ч. несъемных. Трудоемкость опалубочных работ при использовании инвентарной металлической опалубки достигает 40 % трудоемкости всего комплекса бетонных работ, а стоимость доходит до 20 % стоимости бетонируемой конструкции. Применение несъемной опалубки из стружечно-цементных плит (СЦП) обеспечивает эти показатели на уровне 10 и 5 % соответственно. Современный уровень строительства предъявляет высокие требования к строительным материалам, и этим требованиям в достаточной степени отвечают древесные композиты на основе цемента. Структура СЦП позволяет сохранять отдельные ценные качества древесины, вместе с тем придает материалу новые свойства, характерные для легких бетонов с минеральными заполнителями. Но на эффективность применения СЦП негативно влияют проблемы, возникающие при отделке СЦП, в частности, трещинообразование в отделочном слое. Поскольку СЦП состоит на 90 % из древесины, обладающей значительным водопоглощением, которое наиболее интенсивно развивается в первые 1,5 часа, то в дальнейшем при снижении влажности древесного заполнителя происходит уменьшение его объема. Известно, что усушка в направлении поперек волокон составляет до 12 %, а вдоль волокон - только 0,1 %. Такое неравномерное изменение объема древесного заполнителя приводит к дополнительным напряжениям и влияет на де-формативные свойства СЦП. Эти влажностные деформации и являются причи-ной образования трещин в штукатурных покрытиях по СЦП. Регулирование
4 влажностных деформаций СЦП позволит частично или полностью предотвратить образование трещин в отделочных покрытиях.
Для уменьшения негативных последствий деформаций плит при увлажнении в работе предложены способы модифицирования СЦП посредством введения различного рода добавок при их производстве, а также поверхностная обработка плит как элемента опалубки гидрофобизирующими составами с целью минимизации деформаций в построечных условиях. Комплекс мер позволил получить материал на основе древесины и портландцемента (СЦП), менее деформируемый при изменении его влажностного состояния в процессе эксплуатации.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является развитие научных представлений о формировании структуры и взаимосвязи свойств СЦП - материала на основе древесины, портландцемента и модифицирующих добавок, вводимых при изготовлении СЦП и обеспечивающих, в сочетании с поверхностной обработкой плит как элементов опалубки гидрофобизирующими составами, минимизацию влажностных деформаций и исключение трещинообразования в отделочных покрытиях конструкции.
Основной задачей исследования является разработка основных принципов управления собственными деформациями и внутренними напряжениями СЦП при их производстве и в процессе эксплуатации посредством регулирования рецептурно-технологических факторов. Для достижения поставленной цели необходимо:
- выявить основные факторы, влияющие на собственные деформации СЦП при изменении температуры и влажности, и сформулировать основные принципы обеспечения трещиностойкости отделочных покрытий посредством управления собственными деформациями СЦП за счет регулирования рецептурно-технологических факторов;
выявить механизм образования трещин в отделочном покрытии конструкции, произвести ранжирование деформаций СЦП по степени влияния на образование и ширину раскрытия трещин;
установить влияние модифицирующих добавок, рецептурных и технологических факторов на физико-механические свойства и величину собственных деформаций СЦП при температурно-влажностных воздействиях в процессе возведения и эксплуатации конструкций;
изучить влияние поверхностной гидрофобизации готовых элементов СЦП перед нанесением отделочного покрытия и определить наиболее эффективные гидрофобизаторы;
выявить основные закономерности «состав - технология - структура - свойства» и установить основные количественные зависимости между основными показателями качества СЦП;
разработать схему расстановки креплений для монтажа опалубки из СЦП, обеспечивающую формоустойчивость плит при их одностороннем увлажнении;
произвести производственную апробацию результатов исследований.
Научная новизна работы:
выявлен механизм образования трещин в отделочных покрытиях конструкции из СЦП, произведено ранжирование деформаций, определяющих образование и ширину раскрытия трещин, определены способы уменьшения трещинообразо-вания;
теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность модифицирования СЦП комплексными добавками, позволяющими управлять де-формативными свойствами и внутренними напряжениями в материале на стадиях производства и эксплуатации;
установлена зависимость предела прочности при изгибе СЦП от системы факторов, среди которых ключевыми являются дисперсность и концентрация стружки в СЦП;
- выявлены основные закономерности «состав - технология - структура - свой
ства» СЦП и предложены соответствующие зависимости, позволяющие управ
лять качеством СЦП посредством регулирования рецептурно-технологических
факторов.
Практическая значимость работы:
разработаны принципы получения и предложены составы СЦП с регулируемыми собственными деформациями как на рядовых портландцементах, так и на быстротвердеющем цементе с высокой удельной поверхностью;
предложены способы уменьшения трещинообразования в отделочном покрытии конструкции из СЦП посредством модифицирования состава на стадии производства и (или) гидрофобизации поверхности перед нанесением отделочного слоя при применении СЦП в качестве несъемной опалубки;
разработана и апробирована на реальных объектах схема расстановки креплений при монтаже плит палубы с целью минимизации собственных линейных и объемных деформаций СЦП при бетонировании и при отделке.
Реализация результатов. Разработаны ТУ 5537-003-00257561-2004 «Плиты стружечно-цементные». Результаты исследований и выводы используются ОАО «Волгодонский комбинат древесных плит» (г. Волгодонск Ростовской области) при промышленном производстве СЦП с заданными свойствами; способы по совершенствованию монтажа опалубки и отделки поверхности конструкций - Ассоциацией «НЭССТ» (Национальные энергосберегающие строительные системы и технологии, г.Москва), ЗАО «Домостроительный комбинат клееных модульных конструкций» (г.Елабуга, Татарстан), ООО «Алюр» (г.Волгодонск) при возведении зданий по технологии каркасно-монолитного строительства в несъемной опалубке из СЦП. Достоверность исследований обеспечена: - использованием апробированных методов экспериментальных исследований, поверенного оборудования, отвечающих действующим государственным стандартам, проведенных на моделях и в натурных условиях;
7 - использованием современного программного обеспечения при обработке экспериментальных данных, испытанием необходимого количества контрольных образцов, изготовленных в производственных условиях, обеспечивающего доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10 %.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Строительство» (Ростов-на-Дону, 2005 - 2006, 2008 гг.), четвертой Международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2006 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ общим объемом 1,3 пл., в том числе 8 - без соавторов, 2 - в рецензируемых периодических изданиях из списка ВАК.
Структура и объем. Диссертационная работы состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 134 источников, изложена на 252 страницах текста, содержит 132 рисунка и графика, 22 таблицы.
Диссертационная работа выполнялась в период с 2004 по 2008 год на кафедре технологии строительного производства Ростовского государственного строительного университета (РГСУ) и в лаборатории производства СЦП ОАО «Волгодонский комбинат древесных плит». Автор выражает глубокую признательность коллективу комбината и лично генеральному директору В.А. Фирсо-ву за оказанную поддержку в проведении исследований.
