Введение к работе
Актуальность работы В строительстве постоянно происходит поиск новых прогрессивных материалов Особый интерес у специалистов до сих пор вызывает сталефибробетон (СФБ) - композиционный материал в виде мелкозернистого бетона, армированный отрезками стальных волокон диаметром 0,3 1,0 мм, у которых отношение длины волокна к диаметру находится в пределах от 50 до 400
Широкое применение изделий из СФБ обусловлено его высокими прочностными характеристиками, низкой проницаемостью, значительной трещино-стойкостью, повышенным сопротивлением динамическим и вибрационным воздействиям, малой истираемостью, а также относительно простой технологией изготовления
Наряду с перечисленными неоспоримыми достоинствами при изготовлении изделий из сталефибробетона возникает ряд проблем До сих пор широкий объем внедрения этого эффективного материала сдерживается отсутствием массового производства в стране дискретной стальной (фибровой) арматуры и ее высокой стоимостью Недостаточный объем производства фибры вынуждает строительные организации закупать дорогую фибру в отечественных фирмах или за рубежом, либо производить ее на месте кустарным способом При этом, закупаемая и производимая на месте фибра из дорогостоящего металла существенно повышает цены на строительные изделия
Актуальным направлением в этой связи является использование для изготовления дискретной арматуры отработавших свой производственный ресурс тросов и канатов грузоподъемных механизмов шахт, кранового оборудования, грузоподъемной оснастки, остатков щеточного производства и щеточных волокон, а также изготовление фибры из отходов производства стального прокатного листа
Кроме того, дорогостоящие заполнители бетонной матрицы могут быть заменены такими дешевыми отходами металлургического производства, как мелкий доменный гранулированный шлак, отсевы от дробления литого шлакового и гранитного щебня Использование отходов позволит уменьшить затраты на производство сталефибробетона, снизить степень загрязненности природной среды, решить проблему ликвидации шлаковых отвалов, в которых по стране на площади в несколько десятков тысяч гектар до сих пор находится около 500 млн тонн бросового шлака
Цель работы - разработать оптимальные составы, технологию изготовления сталефибробетона и изделий из него с заполнителями и дискретной арматурой из отходов местных производств
Для решения поставленной цели решались следующие задачи
анализ использования отходов производств в качестве заполнителей и дискретной стальной арматуры для бетонной матрицы сталефибробетона,
оценка факторов, оказывающих влияние на структурообразование сталефибробетона, исследование зависимости прочностных и других физико-механических свойств сталефибробетона от соотношения исходных структуро-
образующих компонентов,
разработка оптимальных составов, а также технологии изготовления сталефибробетона и изделий из него с заполнителями и дискретной арматурой из отходов местных производств,
разработка технических и технологических требований изготовления отдельных изделий из сталефибробетона из отходов местных производств,
- оценка технико-экономической эффективности составов и изделий из
сталефибробетона с компонентами из отходов местных производств
Научная новизна работы
1 Развиты существующие представления о закономерностях формирования микро- и макроструктуры сталефибробетона, как гетерогенного тела на стадии двух процессов конструктивного, обусловленного гидратацией цемента и деструктивного, характеризуемого возникновением в стальных волокнах и бетонной матрице внутренних напряжений противоположного знака в процессе воздействия на них деформаций усадки, ползучести и других факторов за счет физико-механических связей в контактной зоне «стальное волокно -бетон», которые обеспечивают улучшение прочностных и других свойств материала
2 Получены математические зависимости для определения оптималь
ных параметров дискретного армирования мелкозернистого бетона с мини
мальным объемным содержанием фибры и критическим геометрическим фак
тором волокон
3 Сделана попытка оценки влияния физико-механических связей на
поверхностях раздела «стальное волокно - бетон», как наноструктуро-
образующих элементов, на прочностные характеристики сталефибробетона
-
Предложен способ компьютерной оценки параметров дискретного армирования сталефибробетона методом прямого сканирования поперечных сечений тонкостенных пластин из образцов с расчетом числа пикселей по площади контрастно выделенных на поверхности элементов структуры.
-
Разработаны оптимальные составы сталефибробетонов с заполнителями и дискретной арматурой из отходов местных производств, установлены зависимости основных прочностных и других свойств сталефибробетона от его структурообразующих и технологических факторов
-
Разработана технологическая линия для изготовления из сталефибробетона водопроводных труб и колец, определены рабочие режимы работы технологического оборудования Предложено устройство с автоматизированной системой управления процесса приготовления фибробетонной смеси с контролем качества дискретного армирования (а с СССР № 1715645)
Практическая значимость работы:
определена номенклатура армирующих компонентов в виде дискретной арматуры и мелкого заполнителя для сталефибробетона из отходов местных и региональных производств,
частично решена проблема утилизации отдельных промышленных отходов Липецкого региона (гг Липецк, Елец, Данков),
разработана технология изготовления безнапорных водопроводных труб
и колец из сталефибробетона с исходными структурообразующими компонентами из отходов местных производств,
- предложены в качестве заполнителей в бетонные смеси отсевы от дроб
ления щебня из гранита и шлака, позволяющие уменьшать расход цемента,
существенно снижать себестоимость сталефибробетона и изделий из него
Реализация работы
разработаны и утверждены временные технические условия на изготовление фибры из отходов листовой холоднокатаной стали (ТУ 21-33-77-88),
организована и апробирована опытная технологическая линия по изготовлению сталефибробетонных труб и колец смотровых колодцев с годовым объемом 5200 м ' (ОАО «Завод Железобетон», г Липецк),
изготовлена и успешно прошла испытания партия экспериментальных преднапряженных ребристых железобетонных плит 1,5 х 6,0 м (рекомендованных для внедрения) с заменой в отдельных элементах стержневого армирования на фибровое,
-использована в ОАО «ЭКЗ Лебедянский» при обустройстве полов стале-фибробетонная смесь с фиброй из отработанных канатов в объеме 2200 м3,
реализованы на объекте «Ливневая канализация» в г Липецке изделия КЦ 10-9 с применением фибры, изготовленной из отходов стали листопрокатного производства НЛМК,
изготовлены для обустройства городка газовиков Ямало-Ненецкого месторождения плиты ЗПГб-ЗАтУ в количестве 98 шт (203,8 л*3) с частичной заменой косвенного армирования фиброй из отходов стали листопрокатного производства
Апробация работы Основные результаты работы были доложены на - Всероссийской научной конференции, посвященной 40-летию Липецкого государственного технического университета (Липецк, 1996 г ),
Международной научно-технической конференции «Компзиционные строительные материалы Теория и практика» (Пенза,2002 г),
Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2003 г ),
на расширенном заседании кафедр инженерно-строительного факультета Липецкого государственного технического университета (Липецк, 2007 г )
Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в учебном пособии, 4 научных статьях, 7 тезисах докладов на конференциях, 4 информационных листках и 1 а с на изобретение, в том числе одна публикация в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, заключения, 6 глав, содержащих 205 страниц машинописного текста, содержит 70 рисунков, 62 таблиц, список литературы в виде 102 наименований литературных источников, одного приложения на 5 страницах
Автор благодарит научного консультанта доктора технических наук, профессора Корнеева АД за помощь в решении задач и проблем настоящей работы
Похожие диссертации на Сталефибробетон с заполнителями и дискретной арматурой из отходов местных производств
