Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный и патентный обзор информации о влиянии качества заполнителей на свойства бетонов 11
1.1 Влияние качества заполнителей на свойства тяжелых и мелкозернистых бетонов 11
1.2 Влияние качества наполнителей и загрязняющих примесей на свойства бетонов 17
1.3 Выводы, цели и задачи исследования 32
Глава 2 Теоретическое рассмотрение влияния загрязняющих примесей на свойства бетонов 35
2.1 Обоснование возможности создания бетонов требуемого качества на заполнителях и наполнителях с повышенным содержанием загрязняющих примесей 35
2.2 Теоретические представления влияния загрязняющих примесей на деформации, внутренние напряжения и трещиностойкость бетонов 51
2.3 Выводы 65
Глава 3 Экспериментальные исследования влияния загрязняющих примесей в заполнителе на технологические свойства бетонных смесей и физико-механические свойства бетонов 67
3.1 Материалы, принятые для исследований и их характеристики 67
3.2 Методы, принятые для исследований 73
3.2.1 Стандартные методы 73
3.2.2 Контракционные методики ускоренного определения основных свойств цементных материалов 74
3.2.3 Методика дилатометрических исследований в линейном дилатометре БашНИИНП 74
3.2.4 Методика испытаний бетонов в установке для определения напряжений, деформаций и температур растрескивания "УОНДА-1420" 78
3.3 Планирование эксперимента 80
3.4 Влияние загрязняющих примесей в заполнителе на технологические свойства бетонных смесей 83
3.4.1 Бетонные смеси для приготовления мелкозернистого бетона 84
3.4.2 Бетонные смеси для приготовления тяжелого бетона 93
3.5 Влияние загрязняющих примесей в заполнителе на физико-механические свойства бетонов 99
3.5.1 Мелкозернистые бетоны 99
3.5.2 Тяжелые бетоны 107
3.6 Исследование деформаций, внутренних напряжений и трещиностойкости бетонов, содержащих загрязняющие примеси 115
3.7 Выводы 124
Глава 4 Опытно-промышленные испытания бетонов на заполнителях с повышенным содержанием загрязняющих примесей и технико-экономическая эффективность их применения 126
4.1 Тяжелые и мелкозернистые бетоны для производства бетонных мелкозернистых элементов мощения 126
4.2 Тяжелые бетоны для производства строительных сборных конструкций 128
4.3 Технико-экономическая эффективность производства бетонных мелкоразмерных элементов мощения повышенной морозостойкости и долговечности 129
4.4 Технико-экономическая эффективность производства строительных конструкций с применением заполнителей с повышенным содержанием загрязняющих примесей 132
4.5 Выводы 134
Общие выводы и рекомендации 135
Список используемой литературы 137
Приложения 151
- Влияние качества наполнителей и загрязняющих примесей на свойства бетонов
- Теоретические представления влияния загрязняющих примесей на деформации, внутренние напряжения и трещиностойкость бетонов
- Бетонные смеси для приготовления мелкозернистого бетона
- Технико-экономическая эффективность производства бетонных мелкоразмерных элементов мощения повышенной морозостойкости и долговечности
Введение к работе
Так исторически сложилось, что в нашей стране фактически утерян опыт предотвращения собственной несостоятельности и восстановления платежеспособности для продолжения деятельности путем организационно - экономическихмероприятий.
Следует заметить, что данные мероприятия должны иметь целостный характер, т.е. быть взаимоувязаны в единый механизм. В кризисной ситуации усиливается нестабильность внутренней среды на предприятии и его внешнего окружения, возрастает частота появлений экстремальных событий, внезапных изменений, их непредсказуемость. В кризисных условиях становится невозможным осуществлять управление путем реакции на уже возникшие проблемы на основе предшествующего опыта или его экстраполяции. Перед субъектом антикризисного управления встает задача - предотвратить кризисные явления и обеспечить устойчивое положение предприятия. Нарешение именно этой задачи нацелено антикризисное управление.
Поскольку предприятие является не только производственно-хозяйственной, но и социальной развивающейся системой, а производственный процесс соответственно - социотехнической системой, то и сами факторы управления, на которые осуществляется воздействие, имеют различную природу, а разнородные механизмы антикризисного управления не могут быть обособлены и представляют собой сложную категорию - организационно-экономический механизм антикризисного управления предприятием.
Состояние изученностипроблемы. Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим исследованиям проблем антикризисного управления в промьшгленности-труды российских и зарубежных ученых: Л.И. Абалкина, С.Г. Беляева, В.Ф. Бондарева, В.В. Ковалева, Н.Д. Кондратьева, Г. С. Мерзликиной, С А Никитина, АА Радыгина, В.Г. Сапмова, В.Т. Смирнова, ПК Таля, Э А Уткина, АД. Шеремета, Е. Альтмана, И. Ансоффа, В. Бивера, Р. Брейли, Л. Грейнера, Ф. Котлера, А. Маршала, М. Мескона, М. Фридмана, и ряда других, следует отметить недостаточный уровень исследований в этой области. В этой связи правомерно утверждать, что в следствии многообразия социально-экономических, политических, технологических факторов, влияющих на деятельность предприятий в рыночной среде, особенностей и специфики хозяйствования в России необходимо дальнейшее развитие способов повышения эффективности формирования и функционирования организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием.
Объектом исследования являются промышленные предприятия Орловской области.
Предмет исследования - принципы, способы и технологии формирования и функционирования организационно-экономического механизма антикризисного управления промышленным предприятием.
Цель диссертационного исследования заключается в разработке теоретических основ и методического инструментария формирования и функционирования организационно-экономического механизма антикризисного управления с целью повышения эффективности принятия решений.
Достижение поставленной цели требует решения следующих задач диссертационного исследования:
- исследовать характерные особенности кризисных явлений в промышленности России и установить факторы их определяющие в условиях высокой степени неопределенности внешней среды;
- разработать концептуальный подход к определению сущности организационно - экономического механизма антикризисного управления предприятием;
- разработать структурную модель формирования эффективного организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием.
- разработать методику ситуационного прогнозирования кризисных ситуаций на предприятии;
- разработать методическое обеспечение эффективного функционирования экономического механизма антикризисного управления предприятием.
Теоретическая и методологическая основа исследования. Основой исследования явилась общенаучная методология, предусматривающая системный, комплексный и процессный подходы к решению проблем антикризисного управления в промышленности на этапе реализации антикризисных мероприятий, а также применение таких методов, как анализ и синтез, единство логического анализа и диалектического развития, моделирование, исторический подход, анализ существенности статистических гипотез и взаимосвязей.
Теоретической базой исследования послужили научные труды зарубежных и отечественных ученых, нормативно-правовые акты Российской Федерации, а также материалы международных научно-практических конференций.
Информационной основой являются статистические данные Орловского областного комитета государственной статистики, материалы по осуществлению процедур внешнего управления на промышленных предприятиях, а также информация по реализации антикризисных программ промышленными предприятиями Орловской области.
Научная новизнадиссертационного исследованиясостоитвразработке и обосновании теоретико-методического подхода по формированию и функционированию организационно-экономического механизма с целью повышения эффективности поэтапной реализации совокупности работ по антикризисному управлению промышленными предприятиями.
Научная новизна подтверждается следующими полученными лично автором научными результатами:
- разработан концептуальный подход к определению сущности организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием, а также предложена его структурная схема (п. 15 Л Паспорта специальности 08.00.05);
- установлено, что эффективность функционирования организационно -экономического механизма антикризисного управления предприятием определяется целым рядом условий и факторов, отражающих существенные причинно - следственные связи, определяющие данный процесс (п. 15.1 Паспорта специальности 08.00.05); - разработана принципиальная модель формирования эффективного организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием, базирующаяся на следующих положениях: объединение элементов экономического, организационного, социального и функционального содержания; использование системного подхода; учет качественно-структурных и целе-функ-циональных зависимостей, а также организационно-функциональных и экономических противоречий (п. 15.13 Паспорта специальности 08.00.05);
- разработана методика ситуационного прогнозирования кризисных ситуаций, основанная на использовании дополнительного компонента, а именно -отношений общих эксплуатационных расходов к затратам на вложенный капитал (п. 15.4 Паспорта специальности 08.00.05);
- предложена общая схема экономического механизма антикризисного управления предприятием и методическое обеспечение его эффективного функционирования (п. 15.1 Паспорта специальности 08.00.05).
Практическая значимость диссертации заключаетсявтом, что методическое обеспечение, созданное в результате исследования, может быть использовано руководителями, антикризисными управляющими, собственниками промышленных предприятий, атакже предпринимателями, занятыми в промышленной сфере деятельности, и потенциальными инвесторами для оценки эффективности антикризисных программ в промышленности.
Апробация результатовработьі.Результатьідиссертационного исследования докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах, в том числе: научно-практической конференции «Актуальные проблемы антикризисного управления: практика и перспективы развития» (г. Москва, 2004 г.); научно-практическом семинаре «Современная практика антикризисного управления» (г. Москва, 2003 г.); международной научно-практической конференции «Управление инновационно - инвестиционными процессами на основе вовлечения в хозяйственный оборот интеллектуальной собственности и качеством подготовки специалистов в регионах России» (г. Орел, 2002 г.). Результаты исследования приняты к использованию в работе ряда промышленных предприятий Орловской области. Публикации. По результатам исследования опубликовано шесть работ общим объемом 6,1 пл. в виде статей вжурналахи сборниках, атакже—двух брошюр.
Сгруктураиобъемработы.Диссертационноеисследованиесостоитизвве-дения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 136 источников. Рукопись содержит 140 страниц текста, в том числе 11 рисунков, таблиц-14,4 приложения.
Во введении обоснована актуальность работы, определена практическая значимость и степень разработанности темы исследования, ее цели и задачи, раскрыты теоретико-методологическая и информационная основы исследования, раскрыта научная новизна и научно-практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Теоретические основы формирования и функционирования организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием» исследованы сущность организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием и его структурная схема; выявлены факторы и условия эффективного применения организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием; разработана концептуальная модель организационно-экономического механизма антикризисного управления предприятием.
Во второй главе «Совершенствование подходов кпрогнозированию кризисных ситуаций на предприятиях промышленности» предложена методика ситуационного прогнозирования кризисных ситуаций; предложен метод совершенствования модели множественного дискриминантного анализа при прогнозировании банкротства; предложен способ совершенствования методики прогнозирования банкротства предприятия с учетом влияния макро- и микроэкономических факторов.
Втретьей главе «Методическое обеспечение эффективного функциони-рованияэкономическогомеханизмаантикризисногоуправления» разработаны методика определения трансфертных цен между структурными подразделениями предприятия; методика оптимизации величины уставного капиталаАО; методика определения стоимости акций АО в кризисной ситуации.
Влияние качества наполнителей и загрязняющих примесей на свойства бетонов
В последние годы при производстве бетонных и железобетонных изделий имеется дефицит высококачественных заполнителей (щебня, гравия, песка). Раньше для изготовления бетонов, растворов, ЖБИ и т.д. в качестве заполнителя использовался морской песок, который имеет, безусловно, высокое качество, так как, по сути, перемывается трижды: один раз при добыче, другой раз при гидромеханизированной перегрузке в баржи, его транспортирующие, а третий - при аналогичной операции по перегрузке на карты складов. Теперь же для удешевления производства стройматериалов применяют карьерные пески, что влечет ухудшение и качества материала, и надёжности строительных конструкций, поскольку известно, что карьерный песок содержит большое количество примесей и включений. Таким образом, тем же самым жёстким требованиям, которые предъявлялись к морскому песку, теперь должен отвечать и карьерный песок.
Следует отметить, что в настоящее время значительно возрастают требования к бетонным и железобетонным изделиям, расширяется номенклатура продукции из бетона. В частности, наряду с прочностью к бетонным и железобетонным изделиям, предъявляются все увеличивающиеся требования по их долговечности (морозостойкости, водонепроницаемости и пр.). Рациональное и грамотное применение разнообразных заполнителей в бетоне позволяет в определенной степени решить эти задачи.
Из-за недосмотра или неправильного складирования допускается загрязнение заполнителей, что отражается на качестве готового бетона. Прочность его зависит от многих факторов, особенно от прочности заполнителя. Если заполнитель не имеет, по крайней мере, двойной прочности бетона, то с ним невозможно получить бетон заданной прочности. Легко понять, почему снижается прочность бетона при засорении его глинистым грунтом. Качество материала снижают также попавшие в гравий отходы древесины, стружка, битый кирпич, куски шлака и др. Присутствующие сначала в гравии, а затем в бетоне органические вещества могут снизить прочность вследствие образования коррозии в арматуре [88].
Загрязненность - фактор, влияющий не только на прочность. В бетоне ценят не одну только прочность, но ряд других его свойств, таких, как износостойкость (дорожное покрытие), морозостойкость, водонепроницаемость, теплоизоляция и др. Все эти свойства снижаются, если в заполнитель попадает мусор.
Технические требования ограничивают содержание глинистых примесей в заполнителях бетонных смесей до 3% по объему; содержание глинистых частиц в заполнителях в количестве 6 и 16% по объему снижает прочность бетона соответ 19 ственно на 10 и 50% [88]. Наличие глины может быть определено простым анализом. Литровую стеклянную банку наполняют гравийно-песчаной смесью, а затем до 3/4 объема водой. Через 1 ч после интенсивного взбалтывания поверх гравия виден слой илистых и глинистых частиц, толщину которого можно измерить и соотнести со всем объемом гравия. Излишнее содержание глины может быть снижено многими способами. Одним из них является промывка, другой состоит в том, что заранее очищенный от глинистых частиц и пропущенный через грохот заполнитель добавляют в песчанистый гравий. В бетоне с загрязненным илистыми или глинистыми частицами заполнителем чаще образуются усадочные трещины.
В то же время отличительной чертой гидратации и твердения шлакощелоч-ных вяжущих и бетонов на их основе является то, что щелочной компонент взаимодействует практически со всеми силикатами и алюмосиликатными пылеватыми и глинистыми частицами, входящими в состав мелкого заполнителя. Это способствует получению бетона с минимальной дефектной структурой [88].
В работах [115, 118] на компьютерной модели микроструктуры контактной зоны изучено влияние на контактную зону минеральных наполнителей, например, кремнеземистой пыли и золы-уноса. На основе статистического анализа данных показано, что введение инертных наполнителей в количестве 10% в бетонные смеси с В/Ц 0,4 практически не влияет на микроструктуру контактной зоны (кроме смесей с повышенным водоотделением). Введение пуццолановых наполнителей в значительной степени снижает (но не исключает) капиллярную пористость контактной зоны за счет резкого уменьшения общего содержания Са(ОН)2. В то же время рост содержания CSH(1) в непосредственной близости от поверхности заполнителя положительно сказывается на свойствах контактной зоны. В связи с этим отмечается положительное влияние на микроструктуру контактной зоны введение сравнительно небольшого количества минерального наполнителя с высокой реакционной способностью, например, кремнеземистой пыли.
При экспериментальном исследовании А.Пьер-Клодом [145] влияния добавки кремнеземистой пыли на поверхность раздела заполнителя и цементного камня в особовысокопрочном бетоне на речном гравии, установлено, что в промежуточной зоне между заполнителем и цементной матрицей в бетоне, не содержащем кремнеземистой пыли, наблюдается тонкий поризованныи слой, в порах которого обнаружены эттрингит и СН; такой слой отсутствует в бетоне с добавкой кремнеземистой пыли, где CSH(l) непосредственно контактирует с гравийным заполнителем.
Рассмотрим влияние активных гидравлических составляющих тонкодисперсных наполнителей на прочность цементных систем.
На стадии структурообразования, когда количество гидратных новообразований и необратимых контактов срастания между ними увеличивается настолько, что цементная система обретает структурную прочность, важное значение приобретают химические процессы, приводящие к существенному изменению фазового состава цементной связки в бетонах и растворах. Эти изменения заключаются в смещении баланса между первичными кристаллогидратами (портландит Са(ОН)2 и высокоосновные гидросиликаты кальция CSH(2)) и вторичными, более устойчивыми мелкокристаллическими гидратами (низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(l)) в сторону последних.
В цементных системах, содержащих гидравлически активные минеральные наполнители, происходит образование при твердении дополнительного количества CSH(l) за счет взаимодействия Са(ОН)2 с активным кремнеземом или алюмосиликатом наполнителя. Следствием этих процессов является образование дополнительных фазовых контактов (контактов срастания между кристаллогидратами) и увеличение плотности цементного камня, что определяет высокую прочность цементной системы.
Не все минеральные наполнители снижают водопотребность. Например, многие исследователи установили, что использование крупнозернистой золы-уноса или золы-уноса с высокими потерями при прокаливании (обычно 10% и более) скорее увеличивает, чем снижает водопотребность. Согласно В.С.Рамачандрану [87] это происходит только в том случае, когда в золе-уносе присутствуют значительные количества ячеистых частиц кокса, обычно имеющих большой размер (100 мкм). И.Ю.Данилович [49] объясняет это высоким водопо глощением таких частиц. Измельчение подобных зол приводит к уменьшению пористости частиц, а следовательно, к снижению водопоглощения золы. Так, измельчение крупнодисперсной золы Архангельской ТЭЦ, имеющей удельную по-верхность от 1320 см /г до 2900 и 5600 см /г, привело к снижению водовяжущего отношения в бетоне с 0,65 соответственно до 0,60 и 0,58.
Таким же образом некоторые виды высококальциевой золы-уноса могут содержать значительные количества СзА, что приводит к увеличению водопотреб-ности из-за потери консистенции, вызванной быстрым образованием гидроалюмината кальция или гидросульфоалюмината,
Для минеральных наполнителей, имеющих частицы чрезвычайно малых размеров или высокую площадь поверхности (белая сажа или зола рисовой шелухи), количество воды, требуемой для нормальной консистенции, увеличивается почти прямопропорционально содержанию в массе цемента считает В.С.Рамачандран [87].
Аль-Джунейд И. [5], однако, ставит под сомнение предыдущие утверждения о том, что минеральные наполнители могут являться пластификаторами. Он считает, что это мнение ошибочно, и минеральными пластификаторами служат только те вещества, которые диспергируются при их получении до коллоидного состояния. Из минеральных веществ ни молотый песок, ни шлак, ни известняк или даже зола пластификаторами быть не могут, так как никакое механическое измельчение не обеспечивает их переход в коллоидное состояние. Ссылаясь на принципы физико-химической механики по П.А.Ребиндеру, он утверждает, что чем выше степень дисперсности, тем больше воды удерживается на поверхности частиц и тем выше пластичность дисперсной фазы. Проведенные им исследования показали, что минеральными пластификаторами могут служить только шла-мы - смесь частиц коллоидно-молекулярного и ионного размера, образованные в результате химических реакций (выпадение осадка из раствора).
Теоретические представления влияния загрязняющих примесей на деформации, внутренние напряжения и трещиностойкость бетонов
Несмотря на большое практическое и научное значение структурного и теплового расширения-сжатия композиционных материалов: бетонов, растворов и т.п., эта проблема значительно меньше изучена, чем, например, механическое деформирование, и особенно композиций в присутствии загрязняющих примесей.
При описании свойств композиций пользуются «уравнением смеси», сущность которого при характеристике определенного показателя композиции Рк сводится к суммированию по объемному принципу показателей свойств компонентов композиции Рт, Рп, ..., Pj, имеющих выраженные в долях единицы объемы Vm, Vn, ..., V,: Pk=VmPm+VnPn+...ViPi. (2.4)
Представим бетон как четырехфазную композицию, состоящую из минерального заполнителя, загрязнений (пылевидных, глинистых и илистых), цемента и пор. Объем такой композиции Vk будет состоять из объемных долей минерального заполнителя VH, загрязнений V3, цемента Vu и пор Vn: Vk=V„+V,+Vu+V„=l. (2.5)
При работе бетонных изделий и конструкций в условиях увлажнения появляется пятая фаза — вода, объем которой VB. Тогда: Vk=V„+Vs+Va+V„+VB=l. При охлаждении объем каждой фазы уменьшается в различной степени, что приводит к возникновению внутренних напряжений в композиции. Если допустить, что пористость композиции при охлаждении изменяется в межзерновых пустотах, то тогда ее влияние на тепловое расширение композиции будет незначительным и систему можно рассматривать как четырехфазную. Коэффициент объемного теплового расширения композиции j3k для четырехфазной смеси определится следующим уравнением: Pk=VHp+Vupu+V3p3+VBPB. (2.6)
Однако, в последнем уравнении для композиций не учитывается ряд факторов, влияющих на тепловое расширение: размеры, распределение, форма, удельная поверхность и другие особенности частиц минерального заполнителя; взаимосвязь между поверхностями фаз; температурные напряжения в цементном связующем, а также упругие и пластические свойства фаз, содержание, состав и распределение в композиции загрязнений и др. Таким образом, представленная модель поведения композиции при изменении температуры может отличаться от реальной, хотя иногда уравнение смеси применимо, как, например, в случае цементно-песчаных растворов, приготовленных на чистом песке. Существует ряд уравнений, описывающих свойства с учетом термоупругих свойств фаз теплового расширения композиций [88, 129, 131, 155]. Чаще всего для композиций со сферическим наполнителем пользуются уравнением Кернера [131]: Bk= VH Вн+ Vu Вц- (Вц- В„) Vu VHO, (2.7) где: О = (1/Кц- 1/K„)/(V„/KU+ Vu/ Ku+3/4Gu). (2.8)
Здесь Кц и Кн - объемные модули упругости связующего и наполнителя, Gu - модуль сдвига связующего. В уравнении Кернера третий член (Вц - Вн) Vu VHO характеризует отклонение Вк от линейного уравнения смеси. Как видно, в этом уравнении влияние размера и свойств поверхности наполнителя не учитывается. Однако проверить пригодность этого уравнения для цементных композиций с постоянным гранулометрическим составом наполнителя представляет интерес.
Необходимо учитывать различное влияние воды и льда на температурную деформацию замороженного бетона при охлаждении и отогревании. При понижении температуры лед увеличивает термическое сжатие замороженного бетона, а при повышении температуры происходит сильное расширение пористого материала, которое полностью или частично снимается при исчезновении льда.
Расчеты показывают, что при повышении температуры мерзлого пористого материала на 1 С в скелете материала возникают растяги-вающие напряжения порядка 1 кг/см [51], при этом величина растягивающих напряжений уменьшается при медленном нагревании вследствие явления релаксации.
При положительных температурах КЛТР зависит от влажности бетона. Более сложное явление возникает, когда одновременно изменяются температуры и влажность бетона и на температурную деформацию накладывается влажностная деформация.
Если изменяется температура t и объемная влажность w материала, то удлинение образца можно представить состоящим из двух слагаемых: влажностной деформации ctw=f(w) и температурной деформации at=fi(w)t, поскольку коэффициент а при t будет в свою очередь зависеть от влажности. Тогда общая формула, выражающая зависимость коэффициента линейной деформации от температуры и влажности, будет иметь следующий вид: a=f(w)+fi(w)t. (2.9)
В простейшем случае f(w) и fi(w) могут быть приняты в виде параболических функций и тогда формула преобразуется в квадратный полином [51]: a=aH+Aw+Bw2+(C+Dw+Ew2)t, (2.10) где ан, А, В, С, D и Е - постоянные.
Для определения постоянных ан, А и В при t=0 для данного материала строится экспериментальный график a„=f(w), который апрокси-мируется параболой a=aH+Aw+Bw , при этом параметры находятся по методу средних.
Аналогичным путем из опытных данных определяются параметры С, D, Е, входящие в коэффициент при t.
Кривая зависимости KJITP влажного бетона от температуры имеет регулярный ход до начала фазовых переходов воды. Увеличение удельного объема воды, замерзающей в порах материала, и возникающие при этом внутренние давления являются причиной аномалий теплового расширения бетона и при скачкообразном изменении длины образца могут привести к разрыву функции at=f(t).
При охлаждении воздушно-сухого материала функция oct=f(t) имеет разрыв в интервале от -20 до -40С и формула (2.10) неприменима для вычисления КЛТР в указанном температурном интервале. При отогревании замороженных воздушно-сухих образцов кривые деформаций имели регулярный ход, без аномалий, и соответственно кривая функции at=f(t) получалась непрерывной при обратном ходе температуры от -70 до +20С; в этом случае формула для вычисления КЛТР применима во всем исследованном интервале [18]. Аномалия теплового расширения образцов с гигроскопической влагой вызвана ее замерзанием.
По мнению П.Н. Каптерева, О.Е. Власова и др. [51], при охлаждении жидкой воды кристаллы льда сначала образуются вблизи изломов граничных поверхностей; кристаллы льда сближаются по мере роста, сохраняя одинаковой среднюю кривизну поверхности раздела лед-вода, поэтому остается вода, защемленная внутри льда. Гигроскопическая влага не может замерзнуть вся сразу, так как замерзание защемленной воды, находящейся под давлением, происходит при температурах ниже 0С. Образование новых количеств льда происходит только при понижении температуры, так как при этом повышается давление в незамерзшей защемленной воде, вода разрушает образовавшуюся ледяную корку, вытекает в область, занятую воздухом, и замерзает. Таким образом, процесс замерзания гигроскопической воды растягивается и занимает определенную область отрицательных температур: до -22С, а при быстром охлаждении до -48С и ниже [51]. При отогревании же происходит регулярное термическое расширение систем материал-лед вплоть до таяния льда при 0С или в районе температур, близких к 0. Обособленности перехода гигроскопической воды в лед объясняют аномалию температурной деформации увлажненного бетона.
Деформации воздушно-сухих образцов, измеренные в процессе охлаждения в интервале от -20 до 40С, являлись результатом взаимодействия термического сжатия скелета материала, вызываемого увеличением удельного объема замерзающей воды. Наложение этих деформаций нарушает регулярность хода в той области отрицательных температур, где происходит замерзание гигроскопической воды. На рисунке 2.1 представлен график температурной деформации цементно-песчаного образца №1, состава 1:3 и В/Ц=0,4, сухого и насыщенного водой при охлаждении и нагревании [18]. Его водопоглощение составило 9,3 мае. % или 19,7 об. %, то есть поры этого образца были практически полностью (на 93%) заполнены водой.
Бетонные смеси для приготовления мелкозернистого бетона
Оценивать удобоукладываемость бетонных смесей при равном водоцемент-ном отношении, особенно при дальнейшем виброуплотнении смеси, нужно по ее жесткости. Были приготовлены составы мелкозернистых (цементно-песчаных) бетонных смесей состава П:Ц=3:1 (таблица 3.11), как наиболее распространенных в строительной практике при приготовлении бесщебеночных (песчаных) малопластичных смесей, применяемых при виброукладке, вибропрессовании изделий. В бетонные смеси на чистом заполнителе добавляли загрязняющие тонкодисперсные (пылевидные, глинистые и илистые) примеси трех карьеров (таблица 3.9). Результаты определения жесткости мелкозернистых пластифицированных и непластифицированных бетонных смесей показаны на рисунках 3.6-К3.10.
Уравнение зависимости удобоукладываемости мелкозернистой бетонной смеси, оцениваемой по ее жесткости t, от содержания в бетонной смеси загрязняющих примесей Надзорненского карьера Сгл (рисунок 3.6) для бетона без добавок имеет следующий вид
В мелкозернистых бетонных смесях, так же как и в обычных тяжелых, загрязняющие примеси оказали некоторое пластифицирующее действие на бетонную смесь при оценке удобоукладываемости по жесткости бетонной смеси как с добавкой пластификатора, так и без него (рисунки 3.9, 3.10).
В мелкозернистых бетонных смесях наибольший пластифицирующий эффект дало присутствие в составе смеси загрязняющие примеси Надзорненского карьера. Загрязняющие примеси Старомарьевского и Невинномысского карьеров в количестве от 0 до приблизительно 4% масс, оказывают пластифицирующее дейст 93 виє, однако дальнейшее увеличение их содержания в смеси до 10% масс, приводит к повышению жесткости бетонной смеси. Анализируя фракционный состав загрязняющих примесей заполнителей, можно сделать вывод, что пластифицирующее действие оказывают фракции размером более 0,01 мм, а ухудшают удо-боукладываемость смесей фракции размером 0,001-0,01 мм. Введение в бетонную смесь суперпластификатора С-3 МУ улучшает удобоукладываемость смесей, даже при наличии в них загрязняющих примесей Невинномысского карьера до 8% масс, по сравнению с контрольным составом без добавки на чистых заполнителях (рисунок 3.10).
Технико-экономическая эффективность производства бетонных мелкоразмерных элементов мощения повышенной морозостойкости и долговечности
Экономический эффект от производства и применения бетонов и бетонных изделий с повышенной трещино-, морозостойкостью с суперпластификатором С-ЗМУ определялся по изменению себестоимости изготовления бетонных мелкоразмерных элементов мощения, а также по эффекту, достигаемому за счет увеличения долговечности бетона мелкоразмерных элементов мощения (на 15 лет при использовании суперпластификатора С-ЗМУ).
Повышение долговечности элементов мощения на 15 лет принято по зависимости срока службы бетона в условиях Ставрополя от его морозостойкости. Из имеющегося опыта эксплуатации известно, что срок службы элементов мощения с морозостойкостью бетона, равной 100 — 120 циклов, составляет 3 года. Согласно [11], срок службы элементов мощения с нормативным значением морозостойкости 200 циклов составляет 15 лет. По зависимости долговечности бетона от его морозостойкости определяем, что при морозостойкости бетона 310 циклов его долговечность составляет 30 лет.
Расчет годового экономического эффекта от применения суперпластификатора С-ЗМУ в составах бетонных смесей при производстве мелкоразмерных элементов мощения проводился согласно [57, 80] по формуле:
Эп=(Сс-Сн Ан, (4.1)
где Сс, Сн - себестоимость единицы продукции в базовом и расчетном периоде, руб.; Ан — объем выпуска продукции в расчетном году, натуральные единицы.
Исходные данные по рассматриваемым вариантам приведены в таблице 4.7. Расчет велся в ценах 2004 года.
Расчет годового экономического эффекта от увеличения на 15 лет долговечности бетона проводился согласно [57, 80] по формуле:
Зд=АгЦі-А2-Ц2, (4.2)
где А], А2 — годовые затраты материала на ремонт, т; Ці, Цг - стоимость материала, руб.
Исходные данные по рассматриваемым вариантам приведены в таблице 4.9.
Расчет годового экономического эффекта от применения суперпластификатора С-ЗМУ в составах бетонных смесей при производстве элементов мощения проводился согласно [57, 80] по формуле (4.1).
Экономический эффект от снижения себестоимости рассматриваемых вари-антов составил 11,90 руб. на 1 м мелкоразмерных элементов мощения (таблица 4.3).
Годовой экономический эффект от применения суперпластификатора С-ЗМУ составил 476,0 тыс. руб. при годовом объеме выпуска продукции 40000 м .
Расчет годового экономического эффекта от увеличения на 15 лет долговечности бетона проводился согласно [57, 80] по формуле (4.2).
Исходные данные на ремонт покрытия из мелкоразмерных бетонных элементов мощения по рассматриваемым вариантам приведены в [11].
Годовой экономический эффект от увеличения долговечности составил 1,55 руб. на 1 м элементов мощения или 62,0 тыс. руб. на 40000 м элементов мощения (таблица 4.4).
Общий экономический эффект от применения суперпластификатора С-3 МУ и использования некондиционных по морозостойкости и содержанию загрязняющих примесей заполнителей на Ставропольском бетонно-каменном заводе при производстве мелкоразмерных элементов мощения в течение 2003-2004 г.г. составил 666,4 тыс. рублей (приложение 7). Ожидаемый годовой экономический эффект за счет увеличения долговечности мелкоразмерных элементов мощения от применения суперпластификатора С-3 МУ и сокращения объемов ремонтных работ составит 155 тыс. рублей.
