Введение к работе
Актуальность работы
Снижение стоимости железобетона и расширение сырьевой базы за счет использозздгая различных отходов является одной на актуальных проблем современного строительства как в нашей стране, так и за рубежом. Рациональное использование отходов предприятий сборного железобетона и строительных объектов позволяет вовлечь в хозяйственный оборот миллионы тонн вторичного сырья в виде заполнителя тяжелого бетона и арматуры, а также освободить земельные территории, отведенные под складирование отходов и, тем самым, снизить общую загрязненность окружающей среды. При переработке отслуживших свой срок конструкций либо некондиционного материала, появившегося в результате стихийных бедствий или чрезвычайных обстоятельств, полученный вторичный заполнитель в раде случаев неизбежно содержит до 35 % по объему ншксмодульные включения (НМВ) в виде дробленого легкого бетона.
Одной из важнейших причин снижения качества железобетонных конструкций на основе портландцемента является развитие усадочных деформаций и вггутриструктурных напряжений в бетоне, которые в случае использования вторичных разномодульных заполнителей, вследствие их структурных особенностей, проявляются ещё интенсивнее, что вынуждает принимать дополнительные меры для повышения эксплуатационных свойств железобетонных конструкций и вынуждает ограничивать область их применения.
Радикальным способом снижения и регулирования усадочных деформаций в бетоне является применение расширяющихся цементов ззводсхого изготовления (РЦ) или расширяющихся вяжущих, получаемых путем механического смешивания портландцемента с расширяющими добавками (РД).
Положительный тффект применения бетонов с регулируемым расширением в сборных и монолитных железобетонных сооружениях граждански-
го и промышленного назначения предопределяет актуальность применение расширяющихся цементов заводского изготовления или введения рацио пального количества расширяющей добавки в состав портландцемента дл! повышения основных показателей назначения бетонов на вторичных разно модульных заполнителях посредством регулирования усадочных деформа цнй и напряжений в микро- и макрообъемах структуры для снижения по следствий деструктивных процессов, вызванных повышенной усадкой.
Целью диссертационной работы является исследование структуры і свойств бетонов с компенсированной усадкой їй вторичных заполнителях і разработка предложений по нормированию основных показателей назначе ння бетонов для проектирования и производства бетонных и железобегонньв конструкций массового потребления.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующш задача:
исследовать структуру бетонов на портландцементе и цементе с рас ширяющей добавкой на вторичных заполнителях, в том числе с низкомодульными включениями;
изучить кинетику собственных деформаций бетонов на портландцементе и цементе с расширяющей добавкой на вторичных заполнителях, в том числе с низхомодульными включеннями;
установить основные закономерности изменения прочностных и де-формативных характеристик бетонов на портландцементе и цементе с расширяющей добавкой на вторичных заполнителях, в том числе с низкомо-дульнымн включениями;
изучить влияние времешшх параметров механической обработки на основные свойства различных вторичных заполнителей;
Научная ковкзяа работы;
- теоретически обоснована и экспериментально подтверидена возмож
ность получения бетонов с компенсированной усадкой из вторичных запол
нителях, в том числе с ннзхомодулышын включениями;
установлены закономерности изменения прочностных и деформативных свойств бетонов на вторичных заполштгеязх, а такие остаточного, после стабилизации усадочных деформаций, расширения бетонов от концентрации расширяющей добавки, вида и объемного содержания низкомодульных включений;
дополнены методики проектирования составов бетонов на вторичных заполнителях, в том числе с низкомодульными включениями и предложен коэффициент качества вторичных заполнителей, численно равный отношению плотностей в куске вторичного и природного заполнителей;
изучены состояние и свойства переходной зоны контакта «заполнитель -цементно-песчаная матрица» с различными вторичными заполнителями и показано положительное влияние низкомодульных включений на формирование структуры бетона, а также характер влияния сульфоалюмииатной расширяющей добавки на однородность структуры бетона на уровне матрица-заполнитель;
усовершенствована модель Хирча-Доугилла и показана её применимость для расчета модуля упругости бетонов на вторичных разномодульных заполнителях как многокомпонентной системы: «цементно-песчаная матрица («старая», «новая») - плотный вторичный заполнитель - пористый вторичный заполнитель».
Автор защищает:
- теоретические положения и результаты комплексных исследований по
особенностям формирования структуры и свойств бетонов с компенсирован
ной усадкой на вторичных заполнителях;
предложения по нормированию основных показателей назначения бетонов на портландцементе н цементе с расширяющей добавкой для проектирования и производства конструкций массового потребления;
результаты исследований поровой структуры и михротвердости цементного камня в основном объеме материала н в контактных зонах с различными вторичными и природными заполнителями;
оптимальные временные параметры механической обработки вторичного заполнителя, в том чвезе ншхоакшульного;
дополнения к методикам проектирования составов бетонов па вторичных разномодульных заполнителях и к модели Хирча-Доугилла для расчета модуля упругости в указанных бетонах, а также способ определения модуля упругости заполнителя в бетоне;
рекомендации по применению бетонов с компенсированной усадкой на вторичных смешанных заполнителях.
Практическое значение работы:
разработаны технологические основы получения бетонов с компенсированной усадкой на вторичных разномодульных заполнителях;
разработаны рекомендации по проектированию составов портландце-ментных бетонов классов В25 - В40 на вторичных разномодульных заполнителях и бетонов с компенсированной усадкой классов В40 - В55 на вторичных разіюмодульньїх заполнителях;
разработаны рекомендации по применению бетонов с компенсированной усадкой на вторичных смешанных заполнителях (Ростов-на-Дону: АО инсти-тут «Ростовский ПромстройНИИпроект», 1998.};.
обобщены и дополнены классификации способов переработки некондиционного бетона и железобетона, способов механичесхой обработки вторичных заполнителей и классификация вторичных заполнителей по области их применения н содержанию низкомодульных включений:
- разработен ігз уровне изобретения способ определения модуля упругости
заполнителя в бетоне;
Досиядеркаосп» исследований обеспечена использованием действующих государственных стандартов и поверенного оборудования при испытаниях матсряалоз, методов математического планирования исследований и обработка экспериментальных данных, современной вычислительное техники и программного обеспечения, количества контрольных образцов-близнецов, обеспечивающего доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10 %, а также использованием комплекса современных методов исследований: ДТА, РФА. оптической и электронной михроскопии.
Анробаїркі работы и пгублзкапда
Диссертационная работа выполнялась в период с 1994 по 199S гг. нз кафедрах технологии строительного производства и строительных материалов Ростовского государственного строительного университета. Основные положения диссертации обсуждались на:
региональных научно-технических конференциях Ростовского государственного строительного университета (1995 - 1996 гг.);
международных научно-практических конференциях. (Ростов-на-Дону 1997-1998 гг.).
Основные положения диссертации отражены в семи опубликованных работах.
Объем я структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 260 страницах, включая 90 рисунков, 40 таблиц, 171 литературный источник.
