Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПО ПРОПИТКЕ БЕТОНОВ II
1.1. Влияние суровых климатических условий
Крайнего Севера на свойства бетона II
Состав и свойства цементных бетонов, пропитанных различными композициями 16
Область использования мелкозернистых
бетонов, пропитанных жидким стеклом 24
1.4. Цель и задачи исследований 28
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЙ 32
Характеристика материалов 32
Установка для пропитки образцов из мелкозернистого бетона жидким стеклом 34
Методика исследований 37
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА БЕТОНА НА СТРУКТУРУ
И СВОЙСТВА ПРОПИТАННОГО ЖИДКИМ СТЕКЛОМ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО
БЕТОНА 45
Влияние крупности песка 46
Влияние водоцементного отношения 50
Влияние показателя Ц:П 52
Определение оптимального состава мелкозернистого бетона, пропитанного жидким стеклом, методом математического планирования 59
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОПИТКИ ЖИДКИМ СТЕКЛОМ
МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА 62
Выбор режима твердения и сушки бетона 62
Разработка пропиточного состава и режимов
его отверждения в бетоне 67
Кинетика процесса поглощения бетоном жидкого стекла при атмосферном и избыточном давлениях 78
Определение оптимальных технологических параметров пропитки мелкозернистого бетона жидким стеклом методом математического планирования 92
5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОПИТАННОГО ЖИДКИМ
СТЕКЛОМ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА 100
Влияние физико-механических свойств исходного бетона на прочность пропитанного бетона 100
Призменная прочность и прочность при изгибе 107
Модуль упругости, предельная деформация и коэффициент Пуассона. 109
6. СТОЙКОСТЬ ПРОПИТАННОГО ШДКЙМ СТЕКЛОМ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО
БЕТОНА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ СУРОВОГО КЛИМАТА
КРАЙНЕГО СЕВЕРА И АГРЕССИВНЫХ СРЕД 114
6.1. Влияние пропитки на пористость и водопоглоще-
ние мелкозернистого бетона 114
Морозостойкость пропитанного бетона при насыщении его водой и водными растворами хлористых солей 118
Стойкость пропитанного бетона при совместном воздействии на него постоянных отрицательных температур и растворов солей 126
Исследование деформаций пропитанного мелкозернистого бетона при воздействии
_ 4 -
низких отрицательных температур 131
7. ОПЫТНО-ПРОШШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИ
ЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОПИТАННЫХ
МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ 143
7.1, Разработка технологии пропитки тротуарных
плит и бортовых камней 143
7.2, Расчёт экономической эффективности приме
нения тротуарных плит из мелкозернистого
бетона, пропитанных жидким стеклом, в
условиях Крайнего Севера 149
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 161
ПРИЛОЖЕНИЯ 177
Введение к работе
В разработанных партией и правительством основных направлениях развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 года большое внимание уделяется комплексному развитию нефтяной и газовой отрасли в Северных районах, что приведёт к значительному росту объёмов капитальных вложений и увеличению применения различного вида бетонных и железобетонных изделий в строительстве объектов добычи и транспорта нефти и газа.
Одной из основных проблем, связанных с применением бетонных и железобетонных изделий в суровых северных условиях, является повышение их стойкости и долговечности.
Сложность этой проблемы для Северных районов состоит в том, что эти районы не имеют в достаточном количестве крупного заполнителя высокого качества, позволяющего получить прочные и долговечные бетоны. Так наиболее крупный в этом регионе Бельгопский карьер, выпускающий 420 тыс. м3 щебня в год, даёт некондиционный по прочности и морозостойкости материал, совершенно непригодный для приготовления прочного и долговечного железобетона и дорожного строительства /57/. Доставка же крупного заполнителя из других районов страны крайне затруднена из-за отсутствия транспортных связей и приводит к значительному увеличению транспортных расходов. Вместе с тем в этих районах повсеместно распространены мелкие кварцевые пески, на основе которых можно получать мелкозернистые бетоны. Поэтому, для резкого снижения транспортных затрат и более полного использования песка, повсеместно имеющегося в значительной части районов страны, Госстрой СССР принял решение, начиная с 1980 года, включить в план новой техники всех строительных министерств и ведомств новую тему - производство бетонных и железобетонных изделий из мелкозернистого бетона /37/.
- б -
Кроме того низкие температуры Северных районов в сочетании с возможным воздействием растворов солей, содержащихся в засоленных грунтах, пластовых водах и т.д., значительно интенсифицируют деструктивные процессы в бетоне, делая проблему повышения долговечности бетона в этих районах весьма актуальной и важной наро-дохозяйственной задачей.
В этих условиях перспективным направлением улучшения свойств бетона и железобетона может быть пропитка их различными композициями. В результате уплотнения структуры бетона пропиточными материалами повышается его прочность, значительно увеличивается морозостойкость и стойкость в агрессивных средах, улучшаются другие свойства бетона.
Однако в связи с высокой стоимостью большинства пропиточных материалов, усложнения технологии изготовления пропитанных бетонов стоимость их значительно возрастает.
Поэтому основными задачами в области широкого развития пропитанных бетонов является разработка наиболее эффективных и недорогостоящих пропиточных составов, создание эффективных технологических систем, разработка рациональных конструкций различного назначения /123/.
Весьма перспективным является применение пропитки для изделий, в производстве которых используются местные материалы, отходы или вторичные продукты промышленности. В результате может быть получен значительный технико-экономический эффект /10/.
Актуальность темы. Работа посвящена решению проблемы повышения долговечности мелкозернистого бетона, предназначенного для эксплуатации в суровых условиях Крайнего Севера, за счёт пропитки его жидким стеклом. Это позволит использовать для приготовления мелкозернистого бетона мелкие местные пески, уменьшить расход цемента, отказаться от привозного дорогостояще-
- 7 -го крупного заполнителя. Использование углекислого газа для отверждения жидкого стекла в поровом пространстве бетона позволит решить проблему использования отходов различных производств, содержащих этот газ, и тем самым будет способствовать охране окружающей среды.
Цель работы.I. Разработать технологию получения мелкозернистого бетона, пропитанного жидким стеклом, с повышенными эксплуатационными свойствами, пригодного для использования в условиях Крайнего Севера.
Исследовать влияние исходного состава мелкозернистого бетона на структуру и свойства пропитанного бетона.
Предложить и разработать новые способы отверждения жидкого стекла в поровом пространстве бетона.
Исследовать физико-механические свойства и долговечность пропитанного мелкозернистого бетона.
Определить эффективность и рациональные области использования пропитанного мелкозернистого бетона.
Научная новизна. Разработаны научные основы получения пропитанного жидким стеклом мелкозернистого бетона с высокими эксплуатационными свойствами.
На основе анализа экспериментальных данных и использования метода математического планирования эксперимента получены регрессионные зависимости прочности пропитанного бетона от его исходного состава и технологических параметров пропитки.
Предложена математическая модель пропитки бетона жидким стеклом.
Разработаны новые способы отверждения жидкого стекла в поровом пространстве бетона после пропитки (а.с. № 808483, № 808484).
Исследованы физико-механические свойства пропитанного бетона и после обработки результатов опытов с применением ЭВМ получена
- 8 ~ формула для прогнозирования его прочности в зависимости от прочности исходного бетона и массы поглощённого жидкого стекла.
Исследована стойкость пропитанного бетона при циклическом воздействии отрицательных температур, а также при совместном воздействии растворов хлористых солей и мороза.
Исследованы методом дилатометрии деформации пропитанного мелкозернистого бетона при воздействии отрицательных температур: установлена способность к насыщению бетона раствором жидкого стек ла в зависимости от характера и размеров пор и капилляров.
Автор защищает:
- новую технологию получения мелкозернистого бетона с высоки
ми эксплуатационными свойствами путём пропитки его жидким стек
лом;
- результаты исследований связанных с подбором состава мелкозернистого бетона, пригодного для пропитки его жидким стеклом;
предложенную математическую модель пропитки бетона жидким стеклом;
способ отверждения жидкого стекла, позволяющий утилизовать газообразные отходы производств, содержащих углекислый газ;
опытные данные по физико-механическим свойствам пропитанных жидким стеклом мелкозернистых бетонов при кратковременном нагру-жении;
результаты экспериментальных исследований стойкости пропитанного бетона при циклическом воздействии отрицательных температур, а также при совместном действии растворов хлористых солей и мороза;
рекомендации для рациональных областей применения пропитанного жидким стеклом мелкозернистого бетона и технико-экономическое обоснование.
Практическое значение. Разработана тех-
нология получения мелкозернистого бетона, пропитанного жидким стеклом. Применение предлагаемой технологии позволит использовать для приготовления мелкозернистого бетона мелкие местные пески, отказаться от дорогостоящего крупного заполнителя, уменьшить расход цемента и увеличить долговечность бетонных изделий. Кроме того, для отверждения жидкого стекла в бетоне используются газообразные попутные продукты, содержащие углекислый газ.
Предложенная технология получения пропитанного мелкозернистого бетона может быть реализована на заводах сборного железобетона при введении дополнительной операции по пропитке бетона.
Разработанная нами технология была апробирована на заводе ЖБИ № 2 ПО Стройиндустрия Главкомигазнефтестроя, где были выпущены опытно-промышленные партии тротуарных плит и бортовых камней из мелкозернистого бетона, пропитанных жидким стеклом.
Для практического использования разработанной технологии составлено "Руководство по применению бетонов, пропитанных жидким стеклом, в нефтегазопромысловом строительстве (Р 408-80)", утверждённое Главкомигазнефтестроем Министерства строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности СССР.
Апробация работы. Основные положения и практические результаты работы обсуждались на II и III Ухтинских научно-технических конференциях молодых учёных и специалистов по проблемам развития геологии, нефтяной и газовой промышленности Тимано-Печорского территориально-производственного комплекса (Ухта, 1980, 1982), на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение долговечности конструкций водохозяйственного назначения" (Ростов-на-Дону, 1981), на научно-технической конференции гидротехнического факультета ЛПИ им. М.И.Калинина (Ленинград, 1981), на научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества сельскохозяйственного строительства" (Балаково,
- ю -1982).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 статей и получено два авторских свидетельства на изобретение.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 192 страницах машинописного текста; включает 39 таблиц, 40 рисунков, список литературы из 144 наименований и 3 приложения.
При выполнении диссертационной работы автору была оказана помощь лабораторией технологии строительных конструкций Северного филиала ВНИИ по строительству магистральных трубопроводов.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам этих лабораторий, а также научному консультанту - заведующему кафедрой строительные материалы Ухтинского индустриального института, кандидату технических наук, доценту В.Н.Пантилеенко.
- II -
