Введение к работе
Актуальності, темы. Совершенствование технологии бетона в последние два десятилетия позволило, в основном за счет водоредуцирова-ния бетонных смесей применением суперпластифнкаторов, достичь в практике строительства уровней прочности бетона на сжатие до 80-120 МПа. Такого же порядка показателей по прочности в производстве мелкоштучных бетонных изделий специального назначения с повышенными требованиями по морозостойкости, водонепроницаемости, стойкости в агрессивных средах позволяют технологии, основанные на принудительном уплотнении бетонных смесей, в частности, прессовании (технологии виб-ро-, фильтрпрессования).
Однако надо отметить недостаточную исследованность свойств и процессов структурообразования высокопрочных цементных бетонов, в особенности в условиях длительного твердения. Наблюдаемые в ряде случаев спады прочности, характерные для высокопрочных бетонов, оставляют вопросы, связанные с возможностью их практического применения в ответственных несущих конструкциях.
Другим направлением улучшения комплекса характеристик цементных бетонов является модифицирование их пористости пропиткой элементарной серой и полимерами. Технология горячей пропитки серой реализуется при высоких температурах (140-150С), что делает процесс энергоемким и нетехнологичным.
Специалистами УГНТУ разработан способ модификации серы с переводом ее в водорастворимую форму, что позволяет осуществлять модифицирование цементных структур в условиях комнатной температуры.
Названные технологические пути получения и модифицирования цементных структур позволяют прогнозировать достижение прочностей на сжатие до 200 МПа и могут быть реализованы в практике производства бетона без серьезного усложнения существующих технологий.
Настоящая работа выполнена в соответствии с целевой комплексной программой ресурсо- и энергосбережения в строительном комплексе на 1996 - 2000 гг. и программой "Стройнаука - 2000", принятыми Кабинетом Министров Республики Башкортостан.
Цель работы. Работа посвящена разработке новых технологических путей получения бетонных изделий высокой прочности и долговечности, реализуемых прессованием цементных композиций и модифицированием структур пропиткой водорастворимой серой.
Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных и долговечных материалов на основе водовяжущих цементных систем методами вибро- и фильтрпрессования;
Исследование основных технологических факторов, влияющих на процессы структурообразования, прочность и долговечность материалов, получаемых прессованием композиций на основе цемента и тонкоднсперс-ных минеральных наполнителей (ТМН) с отводом воды (технология фильтрпрессования);
Исследование возможности улучшения физико-механических свойств и повышения долговечности структур на основе цементных композиций модифицированием водорастворимой серой;
Исследование свойств высокопрочных бетонных изделий на цементной основе, получаемых вибро-, фильтрпрессованием и модифицированием водорастворимой серой;
Разработка и производственная апробация технологических режимов получения облицовочных, стеновых и дорожных изделий высокой прочности и долговечности на предприятиях Республики Башкортостан.
Научная новизна.
Разработан аналитический аппарат по описанию геометрической структуры твердеющих цементных систем и по расчету коэффициента увеличения объема твердой фазы при химическом переходе вяжущего в гидрат;
Исследованы прочностные и структурные характеристики материалов, получаемых прессованием цементных композиций с отводом воды (технология фильтрпрессования) с уровнями прочности на сжатие 200-280 МПа;
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена вероятность снижения прочности особо прочных материалов на цементной основе в условиях длительного твердения и предложены пути регулирования структурообразования высокопрочных бетонов, исключающие или снижающие потери прочности в этих условиях;
Получены количественные результаты по улучшению комплекса физико-механических свойств материалов на цементной основе пропиткой новым видом пропиточной композиции- водорастворимой серой.
Праістическое значение работы заключается в повышении эксплуатационной долговечности прессованных стеновых, облицовочных и дорожных изделий, на основании чего расширена область их применения в масштабах региона (Республика Башкортостан).
Разработана номенклатура стеновых, облицовочных и дорожных изделий, производимых по вибропрессовой и фильтрпрессовой технологиям, вошедшая в нормативно-техническую документацию, утвержденную и введенную в действие Минстроем Республики Башкортостан в 1996-2000 гг. (ТУ 5741-106-01266763-98 Изделия бетонные вибропрессованные стеновые, выпускаемые на линии "Рнфей-универсал", ТУ 5741-116-02069450-99 Блоки бетонные стеновые вибропрессованные, ТУ 5746-115-02069450-99 Камни бортовые и плиты тротуарные бетонные вибропрессованные, ТСН 51-303-00. РБ. Каменные и армокаменпые конструкции на основе вибропрессованных бетонных изделий).
Реализация разработанных технических решений позволяет увеличить срок эксплуатации стеновых, облицовочных и дорожных изделий, снизить затраты на текущий ремонт зданий, сооружений и дорог.
Реализация работы. В период с 1997 по 2000 гг. результаты работы использованы в производстве стеновых и дорожных вибропрессованных бетонных изделий на цементной основе и технологии их модифицирования водорастворимой серой в СП "Берлек", СП "Интерстройсервис", ОАО "Трест №21" (г.Уфа) и ГП Дорстройтрест (г.Салават). Дорожные и стеновые изделия повышенной прочности и долговечности были использованы для благоустройства территорий комплекса "Гостиный двор", начальной школы №8 и др., при проектировании и строительстве ряда объектов, в том числе зданий повышенной этажности (16-тн этажный жилой дом по ул. Крупской, два 18-ти этажных жилых дома по ул. С.Злобина в г.Уфе.)
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях УГНТУ (г.Уфа, 1996+2000 гг.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительного материаловедения» (г.Казань, 1996 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов» (г.Плес, 1996г.); Межрегиональной конференции «Промышленные и бытовые отходы» (г.Уфа, 1996г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г.Уфа, 1998г.); научно-технических семинарах при Международной специализированной выставке «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство» (г. Уфа, 1997+2000 гг.), где отдельные разделы работы были отмечены дипломом II степени; областной научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (г.Самара, 1999г.); научно-практической конференции "Перспективные технологии и материалы в строительстве в XXI веке" при Международной выставке "Уралстрой-2000" (г.Уфа, 2000г.).
По результатам исследований опубликована монография, 27 статей и тезисов докладов, разработаны территориальные строительные нормы, выпущены трое технических условий.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включает 7 приложений, содержит 50 иллюстраций и 39 таблиц. Список использованных источников включает 125 наименований.
На зашиту выносятся:
4 результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма структурообразовання высокопрочных цементных систем в условиях длительного твердения;
исследования по изучению влияния основных технологических факторов на свойства материалов, получаемых вибрационным и фильтрационным прессованием цементных композиций;
результаты исследований свойств цементных структур, модифицированных водорастворимой серой;
технологические режимы модифицирования водорастворимой серой изделий на цементной основе.
