Введение к работе
Актуальность работы.
Мелкозернистые бетоны широко применяются при производстве различных элементов конструкций, отделочных материалов и изделий, в том числе тротуарных и дорожных покрытий. Наряду с достоинствами мелкозернистые бетоны, имеют: повышенные пористость и водопоглощение, что снижает его прочность и морозостойкость.
Решение проблем повышения эффективности мелкозернистых бетонов может быть осуществлено путем введения в них комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов, имеющих в своем составе тонкодисперстный резиновый порошок - продукт переработки амортизированных шин, позволяющий повысить эксплуатационные характеристики мелкоштучных фигурных элементов мощения, в том числе тротуарной плитки.
Работа выполнена в соответствии с НИР МГСУ, программой «Участник молодёжного научно-инновационного конкурса («У.М.Н.И.К.»)», Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы» (мероприятие 1.2.2.), Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы» (мероприятие 5.2).
Цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы явилась разработка эффективного мелкозернистого бетона, модифицированного комплексными гидрофобизирующими органоминеральными модификаторами для элементов мощения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследований:
- обосновать возможность создания эффективных мелкозернистых бетонов с комплексными гидрофобизирующими органоминеральными модификаторами (ГДМ), на основе технических лигносульфонатов, кубовых остатков синтетических жирных кислот, солей неорганических кислот, известкового молока и вторичного сырья от переработки амортизированных автошин с улучшенными эксплуатационными характеристиками;
разработать составы и технологию получения комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов;
- исследовать структуру и свойства мелкозернистого бетона, модифицированного предлагаемыми комплексными гидрофобизирующими органоминеральными модификаторами;
- разработать нормативно-техническую документацию для внедрения в производство предлагаемых технических решений;
- провести опытно-производственные работы по внедрению разработанных составов комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов в производстве эффективного мелкозернистого бетона, изделий на его основе с и оценить технико-экономическую эффективность принятых решений.
Научная новизна работы:
- обоснована возможность создания эффективных мелкозернистых бетонов за счет использования комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов (ГДМ), на основе технических лигносульфонатов, кубовых остатков синтетических жирных кислот, солей неорганических кислот, известкового молока и тонкодисперстного резинового порошка, которые наряду с обеспечением микрокристаллической структуры цементного камня, гидрофобизации межпоровых мембран, модифицируют гидратные образования, что определяет повышенную морозостойкость бетона.
- обосновано применение комплексного гидрофобизирующего органоминерального модификатора ГДМ (в жидкой и твердой отпускной форме) в мелкозернистых бетонах, обеспечивающего сдерживание развития деструктивных процессов в структуре мелкозернистого бетона в условиях воздействия циклических нагрузок; (ударно-динамических, попеременного замораживания и оттаивания, водонасыщения);
- установлены многофакторные зависимости прочности при сжатии и водопоглощении мелкозернистого бетона от соотношения вяжущего к заполнителю Ц:П; В/Ц и дозировки гидрофобизирующего органоминерального модификатора ГДМ;
- установлена зависимость активности взаимодействия компонентов модификатора (ГДМ) от длительности механохимической активации в присутствии известкового молока;
- установлены с помощью планирования эксперимента математические зависимости повышенных эксплуатационных свойств от состава мелкозернистой бетонной смеси;
- установлены зависимости водопотребности, водоотделения и расслаиваемости бетонной смеси от вида гидрофобизирующего органоминерального модификатора и его количества;
- рентгенофазовым, микроструктурным и химическим анализами установлено, что введение предлагаемого модификатора уплотняет и упрочняет структуру цементного камня за счет формирования низкоосновных гидросиликатов и аморфной составляющей;
- установлены зависимости стойкости модифицированного мелкозернистого бетона к ударно-динамическим нагрузкам от состава и структуры.
Практическая значимость работы:
- разработаны составы комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ГДМ, способных регулировать гидрофизические свойства мелкозернистого бетона. Разработана технология приготовления комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ГДМ в отпускной форме в виде эмульсии (ГДМ-С) и гранулированного порошка (ГДМ-Т);
- разработаны и оптимизированы составы мелкозернистого бетона с комплексным гидрофобизирующим органоминеральным модификатором типа ГДМ, способным повысить эксплуатационные характеристики мелкозернистого бетона в условиях воздействия циклических нагрузок (ударно-динамические, попеременное замораживание и оттаивание) для производства фигурных элементов мощения;
- разработаны технологии получения комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ГДМ, позволяющих повысить эксплуатационные свойства мелкозернистых бетонов.
Внедрение результатов исследований:
- разработаны технологический регламент на изготовление модифицированных органоминеральных модификаторов типа ГДМ и ТУ 5745-001-79962927-2012 – «Мелкозернистый бетон, модифицированный органоминеральной добавкой ГДМ».
- выпущена опытно - промышленная партия бетонных тротуарных плит из модифицированного комплексными гидрофобизирующими органоминеральными модификаторами мелкозернистого бетона на фирме ООО «СК-Строй».
- экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 180,49 руб. на 1 м3 бетона.
Апробация работы:
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: международной научно практической конференции «Новости передовой науки - 2012» (София, 2012г.); международной научно-практической конференции «Эффективные инструменты современных наук» (Прага, 27 апреля – 5 мая 2012г); международной научно-практической конференции «Европейская наука XXI века» (Польша, 07-15 мая 2012г); XV Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ 2012); международной научно-практической конференции «Наука и образование ведущий фактор стратегии» (Казахстан, КарГТУ, г. Караганда, 2011г); научных чтениях, посвящённых памяти Горчакова Г.И. и 75-летию с момента основания кафедры «Строительные материалы» МГСУ (Москва, МГСУ, 2009); V Международной конференции «Надёжность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, ВолГАСУ, 2009 г.); научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ студентов института строительства и архитектуры (Москва, МГСУ, 2006г.).
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10-ти научных статьях, в том числе 3 в рецензированных изданиях, рекомендованных ВАК.
Научные положения, выносимые на защиту:
- оптимизация и технологии получения комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ГДМ;
- зависимость физико-технических свойств цементных материалов от количества и вида предлагаемого комплексного органоминерального модификатора ГДМ;
- строительно-технические свойства отвердевшего модифицированного мелкозернистого бетона;
- результаты опытно-промышленного внедрения и технико-экономическая оценка предлагаемых технических решений.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 123 наименование, и 3 приложения. Работа изложена на 153 страницах текста, иллюстрирована 31 рисунком, имеет 47 таблиц.
