Введение к работе
Актуальность исследований
Расширение объемов работ по благоустройству городов и сел увеличивает потребность в выпуске таких строительных изделий, как элементы мощения, плиты бетонные тротуарные, камень бортовой бетонный, элементы фасадов зданий, кровельные материалы и др.
В связи с этим технология прессования изделий из бетонных смесей с низким содержанием воды получает все более широкое распространение в Российской Федерации. Научно-техническое обеспечение этой технологии в нашей стране находится в начальной стадии, что отрицательно влияет на качество и стоимость выпускаемой продукции.
Свойства цементных систем с малым содержанием воды в условиях высоких давлений и скоростей деформаций значительно отличаются от пластичных бетонных смесей традиционного состава, формуемых с применением виброобработки или без неё. Так, коренным образом отличаются их реологические свойства. Известный закон водоцементного отношения, установленный для пластичных смесей, в этих условиях действует иначе. В бетонных смесях с малым содержанием воды пластифицирующие, гидрофобизирующие и другие модифицирующие добавки ведут себя весьма своеобразно. Поэтому ігужньї специальные исследования в этом направлении.
Цель данной работы заключается в обосновании и разработке методов регулирования технических свойств особо жестких мелкозернистых бетонных смесей и бетонов.
Основные задачи исследования:
изучение влияния типа и расхода применяемого цемента, модуля крупности заполнителя, химических добавок, давления прессования изделий, условий твердения и других факторов на физико-механические свойства мелкозернистых бетонов с пониженным содержанием воды;
обоснование и разработка методов контроля технологических свойств бетонных смесей применительно к условиям производства;
совершенствование технологии изготовления элементов мощения, реализация этих методик в условиях производства;
разработка нормативно-технической и технологической документации на производство изделий из мелкозернистых бетонов с пониженным содержанием воды.
Научная новизна
- Мелкозернистые бетонные смеси с низким содержанием воды
обладают слабо выраженными тиксотропными свойствами. По мере
уменьшения водоцементиого отношения и расхода цемента усиливаются
их дилатантные свойства, поэтому их виброобработка не дает такого
большого эффекта как у пластичных смесей. Указанными особенностями
реологических свойств цементно-песчаных смесей с низким содержанием
воды обусловлена и недостаточная эффективность существующих
анионактивных пластифицирующих добавок.
- Установлено, что в области водоцементиого отношения бетонной
смеси (В/Ц) 0,15...0,25 и отношения цемента к песку (П/П) до 1:3,
механическая прочность прессованного камня слабо зависит от этих
факторов, что обусловлено нехваткой воды. Этим же объясняется
отрицательное влияние на механическую прочность мелкозернистых
прессованных бетонов гидрофобизирующей добавки.
Прочность мелкозернистых прессованных бетонов на основе портландцемента с минеральными добавками шлака выше, чем на чистоклинкерных вяжущих. Как показали исследования грансостава цементов с применением лазерного дифракционного анализатора дисперсности, при вводе шлака повышается содержание в цементе относительно грубой фракции, наличие которой обеспечивает более плотную упаковку частиц в бетоне.
Высолообразование на поверхности прессованных изделий из мелкозернистого бетона обусловлено выносом гидроксида кальция из порового пространства с последующей его карбонизацией, что приводит к образованию ватерита и далее кальцита.
Установлены закономерности кинетики твердения прессованного бетона с низким содержанием воды, что позволяет прогнозировать влияние состава бетонной смеси и технологических факторов на физико-механические характеристики в разные сроки твердения.
Практическая ценность
- Разработаны способы регулирования состава бетонных смесей с
низким содержанием воды в зависимости от характеристик составляющих
бетонной смеси и давления прессования, что позволяет повысить качество
и долговечность прессуемых изделий;
- установлены принципы выбора состава и оптимизации
дозировок модифицирующих добавок - пластификаторов и регуляторов
схватывания цементных систем с низким содержанием воды;
разработан способ поверхностной гидрофобизации изделий из прессованных бетонов, который позволяет предотвратить отрицательное действие гидрофобизатора на физико-механические свойства изделий. Кроме того, этот способ позволяет предотвратить высолообразование на поверхности прессованных изделий;
предложены способы контроля качества бетонной смеси для изготовления изделий методом прессования по её влажности, кинетики структурообразования, прочности при сжатии и изгибе. Данные рекомендации включены в технические условия и технологический регламент, утвержденные в установленном порядке;
разработана новая конструкция вибросита, для повышения качества мелкого заполнителя. Предложенная конструкция позволяет отсеивать глину в комках, меловые включения и другие загрязняющие примеси из песков любой влажности:
разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия ТУ 5746-001-10430925-99 «Плиты бетонные тротуарные, изготовленные способами прессования и вибропрессования», которые согласованы с головной организацией - разработчиком ГОСТ 17608-91 ГУП НИИ Мосстрой Мосгорисполкома (письмо Госстроя № Д7-312 оті7 ноября 1999г.); технические условия ТУ 5746-021-01220732-99 «Плиты бетонные тротуарные, изготовленные способом вибропрессования» для АО «КМАпроектжилстрой» и ТУ 5746-007-05284752-00 для ОАО «Завод силикатных строительных материалов» г. Старый Оскол. Все технические условия зарегистрированы в Белгородском центре стандартизации, метрологии и сертификации;
технико-экономическая эффективность внедрения разработок достигается за счет: оптимизации состава бетонных смесей в зависимости от требуемых свойств бетонных изделий путем регулирования исследованных в работе факторов; снижения объемов выпуска бракованной продукции, за счет стабилизации свойств бетонов; уменьшения расхода дорогостоящей гидрофобизирующей добавки при поверхностной гидрофобизации бетонов вместо объемной; внедрения неразрушающих методов контроля готовой продукции и, соответственно уменьшения трудозатрат на подготовку и испытание образцов для контроля качества продукции.
На защиту выносятся:
Закономерности и принципы регулирования важнейших свойств прессованных бетонов путем:
- выбора рационального состава и режима изготовления бетонов;
подбора добавок-модификаторов в зависимости от особенности их действия на свойства прессованных изделий;
поверхностной гидрофобизации готовых изделий с целью предотвращения их негативного воздействия при введении в массу бетона.
Способы контроля качества бетонных смесей и готовых изделий.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы были доложены на: XXX научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов, студентов Российских ВУЗов с участием проектных, строительных и производственных организаций (Пенза, 1999); научно-практической конференции - школе-семинаре молодых ученых и аспирантов «Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века», посвященной 146-летию со дня рождения академика В.Г. Шухова (Белгород, 1999); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика (Пенза 2000); шестых академических чтениях РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» (Иваново, 2000); Международной научно-практической конференции «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века», (Белгород, 2000).
Публикации по теме работы
Основные результаты работы изложены в 8 научных публикациях, в том числе 7 статьях и 1 тезисах доклада.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и основных выводов, изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит ЄО рисунков, 6 таблиц, список используемой литературы из^/с?6> наименований и Ч- приложений.
