Введение к работе
Актуальность работы. Бетон и железобетон заняли ведущее место среди конструкционных строительных материалов. Большинство сооружений, возведенных 50 и более лет назад из бетона и железобетона, характеризуются достаточно высокой долговечностью. Бесконтрольный выброс во внешнюю среду загрязняющих веществ все чаще приводит к повреждениям бетона и железобетона и, в первую очередь, за счёт недостаточной прочности и стойкости бетона и железобетона к этим воздействиям. Часто наблюдаются случаи, когда бетон не обладает защитными свойствами по отношению к арматуре. В такой среде разрушение бетона происходит под давлением продуктов коррозии арматуры.
Анализ научно-технической литературы о прочности и стойкости бетона и железобетона показал, что одной из основных причин разрушения бетона и железобетона является недостаточная плотность внешних фибровых зон бетонных и железобетонных конструкций. Проницаемость и связанная с ней пористость поверхностных слоев, микротрещины, малая величина сцепления арматуры и бетона способствуют потере прочности и интенсивному развитию процессов разрушения как бетона, так и арматуры. В то же время, бетоны, твердевшие в течение длительного времени в условиях взаимодействия с водой, имеют высокую плотносіь, прочность и, почти отсутствует коррозия арматуры по сравнению с бетонами, твердевшими в течение такого же периода в обычных условиях, что позволяет судить о неполной гидратации цемента в обычных бетонах. На восстановление поврежденных от внешних и силовых воздействий бетона и железобетона промышленно развитые страны каждый год расходуют от 1,5 до 3 млр. долларов. Поэтому разработка способов повышения прочности и стойкости бетонов внешним воздействиям приобретает особую актуальность.
Большой вклад в решение вопросов повышения стойкости бетонов внесли С.Н. Алексеев, В.И. Бабушкин, В.И. Соломатов, В.П. Селяев, П.П. Буд-ников, Ю.М. Бут г, Ф М Иванов, В А. Кинд, К.К. Куатбаев, В.М. Москвин, А.И. Минас, А.Ф. Полак, В.Б. Ратинов, М.И. Хигерович, СВ. Шестоперов, К.С. Шинтемиров, Г.В. Несвегаев, В.А. Гергибері, А.Е. Дёсов, Г.Д. Дибров, СИ. Зубович, К В. Чаус, A.M. Казиханов, П.А. Полонский, Н.А. Сторожук, Э.З. Юдович, В.В.Бабков, Ю.М. Баженов, А.И. Чадович, В.В Яковлев, А.Й. Коноплепко, Ь.У. Копицынский и др.
Одним из известных способов, позволяющих значительно снизить пористость и гем самым увеличить прочность и стойкость, является вакууми-рование бетона. Осуществление вакуумирования бетона пока что остается технически сложным и поэтому не получило широкого применения. Остается проблематичным и вопрос об остаючном В/Ц в бетоне на завершении процесса вакуумирования
Цель и задачи работы. Целью данной работы является развитие суще-сівующих іеоретических основ твердения бетонов и разработка способа са-мовакуумиронания, ппзвопяшшргп гіігл-ятпчнг> простым технологическим
РОС h- > ,„ІЬНАЯ
І' КА
С ч j,pr
морк
способом повысить прочность и стойкость бетонов по отношению к внешним воздействиям.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
- на основе изучения литературных и патентных источников, касающих
ся прочности, стойкости бетона и железобетона, определить их пути повы
шения;
- провести теоретические исследования по развитию существующих
концептуальных представлений о механизме твердения бетонов в условиях
внешнего взаимодействия с водой;
исследовать процесс влагопереноса в системе «бетон - опалубка - бетон» и подобрать материалы, наиболее эффективно обеспечивающие адсорбирование части воды затворения;
разработать способ самовакуумирования бетона за счет введения водо-отсасывающих обкладок (ВО) между опалубкой и бетоном;
оптимизировать составы бетонов, изготавливаемых в обойме с водоот-сасывающими обкладками, и изучить прочность, стойкость, тепло- и электропроводность бетонов, изготовленных способом самовакуумирования бетонов водоотсасывающими обкладками при различных режимах;
разработать теоретические основы создания равнопрочных железобетонных конструкций реіулированием их прочности путем введения водоот-сасывающих обкладок в опалубку соответствующих зон, где необходимо обеспечить повышенную прочность и стойкость (угловые и опорные зоны конструкций и др.);
разработать способы увеличения оборачиваемости водоотсасывающих обкладок, используемых в опалубке;
- выявить механизм разрушения бетонов, изготовленных в обойме с ВО
в агрессивных средах и разработать способы повышения стойкости железо
бетонных секций железобетонных судов, доков, понтонов, причалов регули
рованием степени гидратации бетона стыкуемых зон с использованием опа
лубки с водоотсасывающими свойствами;
- апробировать предлагаемые способы при проектировании, изготовле
нии, строительстве и эксплуатации объектов гражданского и специального
назначения.
Научная новизна.
1. Представлен уточненный механизм процесса твердения бетонов в условиях длительного взаимодействия их с водой.
2 Автором впервые изучен и описан с теоретическим обоснованием цикл влагопереноса «бетон-опалубка-бетон».
3. Предложен способ автоматического регулирования влагопереноса «бетон-опалубка-бетон».
-
Установлена взаимосвязь между прочностью бетона и толщиной во-дооісасывающих обкладок, а также установлена зависимость между кпщи-ной водоотсасывающих обкладок и величиной ишоса бетонов, исполь;\емых для взлетно-посадочных полос
-
Разработан расчетный метод оптимизации состава бетона с учетом
влаї опереноса водоотсасывающими обкладками «бетон-опалубка^бетон».
6 Выявлен механизм «склеивания» железобетонных секций железобетонных судов, доков, понтонов, причалов при добетонировании стыков с учётом сроков изготовления секций.
-
Разработаны составы для нанесения на контурную опалубку, что позволяет исключить насечки внешних граней секций при сборке железобетонных судов, доков, понтонов, причалов перед добетонированием стыков.
-
Установлена связь между прочностью, величиной сцепления арматуры с бетоном и толщиной водоотсасывающих обкладок.
Практическая значимость. Разработан способ самовакуумирования бе-гонов водоотсасывающими обкладками, позволяющий исключить сложное оборудование для вакуумирования бетонов. Определены сроки влагоперено-са из свежеукладываемого бетона в водоотсасывающие обкладки и обратно, из ВО в твердеющий бетон.
Предложен способ оптимизации состава бетонов, учитывающий влаго-перснос водоотсасывающими обкладками в твердеющий бетон. Разработан способ увеличения оборачиваемости ВО и составы, обладающие свойствами самовакуумирования. Разработан способ добетонирования стыков между секциями, исключающий насечки виброинструментом внешних соединяемых граней секций железобетонных судов, доков, понтонов, причалов Результатами экспериментальных исследований по определению коррозионной стойкости обычных бетонов и бетонов изготовленных в обойме с ВО методом дискретного акустического анализа подтверждена эффективность использования ВО в качестве внутренней облицовки или вкладышей опалубки. Представлены технико-экономические преимущества использования водоотсасывающих обкладок при изготовлении, монтаже и эксплуатации железобетонных судов, доков, причалов, понтонов.
Результаты исследований по использованию ВО внедрены в научно-производственном объединении «Городец» при изготовлении железобетонных секций судов, доков, понтонов, причалов. Там же внедрены результаты исследований по использованию новых составов, идентичных по своим свойствам водоотсасывающим обкладкам, в качестве контурной опалубки для исключения насечки (виброинструменгом) внешних граней секций железобетонных судов, доков, понтонов перед добетонированием стыков между секциями Разработки использованы при изготовлении несущих железобетонных конструкций для Чиркейской ГОС мощностью 2 млн. кВТ/час; при возведении тонкостенной железобетонной оболочки покрытия гаража на 200 автобусов в г Махачкале; при возведении эксплуатационного водосброса Ир-іанайскбй ГЭС мощностью 800 тыс кВт/час ; при изготовлении 1600 бетонных блоков (20x20x40 см) для строителі.сіва жилых домов (ООО «Мус-тані») Выпущены опытно-промышленные паріии плит покрытия ПКЖ-5 на заводе Главдагестанводстроя и плиты ПЛГ-25 для взлетно-посадочной полосы космического аппарата «Буран» Ряд актов внедрения (НПО «Городец», 425 МЗС) не представлены в связи с необходимостью выполнения сооїветст-руклци'х ограничиїельньїх требований для изделий специальною назначения
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно - технических конференциях преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов Дагестанского государственного техническою университета (XXI - 1997 г., XXII- 1999 г., ХХШ - 2001, XXIV -2003 г.), на научно - практической конференции южного регионального отделения РААСН в г. Ставрополе (1998 г.) и на годичном собрании РААСН в Москве (2004 г.).
Автор исследований принимал участие при выполнении НИР по программам научно-исследовательского института строительной физики (НМ-ИСФ) РААСН на тему «Разработка технологии высокопрочных бетонов путем направленного конструирования модифицированной структуры с применением термомеханической активации и упрочнения фибровых зон железобетонных конструкций водоотсасывающими обкладками» в 2001-2004 гг; по научной программе «Федерально-региональная политика в науке и образовании» на тему «Технологические основы создания железобетонных конструкций для взлетно-посадочных полос с энергопоглощающими свойствами» в 2002-2004г.г.»
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 11 опубликованных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, содержащего 222 источника, приложений в виде актов внедрения. Работа изложена на 192 стр. машинописного текста, содержит 54 рисунка и 18 таблиц.
На защиту выносятся:
-
Теоретическое и экспериментальное обоснование способа самовакуу-мирования бетонов водоотсасывающими обкладками (ВО).
-
Экспериментальные обоснования выбора материала и толщины ВО для самовакуумирования бетона.
-
Принципы оптимизации составов бетонов с учетом самовакуумирования, обеспечивающих их повышенную прочность и стойкость
-
Химические составы добавок для увеличения оборачиваемости ВО
-
Составы для облицовки контурных опалубочных секций для железобетонного судостроения.
-
Технико-экономическая эффективность способа самовакуумирования бетонов ВО.
