Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение объемов дорожного строительства сдерживается из-за сезонного характера работ. Использование зимнего периода для устройства оснований дорожных одежд позволит в значительной степени решить проблему круглогодичного производства дорожно-строительных работ. В ряде районов страны и, в частности, в Татарстане отсутствуют запасы прочных крупнообломочных материалов, пригодных для устройства дорожных одежд в зимних условиях. Проблема может быть решена путем строительства оснований из малопрочпых щебеночных ма-^ териалов, обработанных неорганическими вяжущими.
Производство работ при отрицательных температурах воздуха (до -15С) допускает применение в материалах, укрепленных портландцементом, хлористых соединений, нитрита натрия и кальция, поташа и других добавок, обеспечивающих процесс гидратации цемента. Однако перечисленные вещества не повышают морозостойкость укрепленных цементом материалов и ухудшают удобоукладываемость смесей. Противоморозные добавки, помимо понижения температуры замерзания воды затворения и ускорения процессов твердения, пластификации цементощебеноч-ных смесей (ЦЩС), должны способствовать улучшению эксплуатационных качеств материалов. Известные противоморозные добавки в настоящее время применяются только в тяжелых бетонах. В связи с этим разработка новых противоморозных составов полифункционального действия для цементощебекочных оснований, укладываемых в зимних условиях, представляется актуальной задачей.
Цель работы. Исследование процессов твердения ЦЩС при отрицательных температурах и их строительно-технических свойств (СТС), разработка составов противоморозных добавок и совершенствование технологии работ, способных повысить эксплуатационные качества материала в дорожных одеждах.
Для достижения поставленной цели были сформулированы задачи:
оценить влияние прогивоморозной добавки фильтрата'технического пента-эритрита (ФТП) на кинетику твердения ЦЩС при отрицательных температурах;
разработать противоморозные составы га основе ФТП и дать анализ зависимости процессов твердения ЦЩС от температурного режима и содержания добавок;
исследовать физико-химические процессы взаимодействия в системе порт-ландцемент-противоморозные реагенты при отрицательных температурах;
выполнить анализ СТС цементощебеночных материалов применительно к условиям эксплуатации дорожных одежд;
изучить влияние технологических факторов на качества ЦЩС и подобрать оптимальные параметры приготовления смесей с противоморозными добавками;
составить технические рекомендации на производство работ и осуществить опытно-производственную проверку результатов исследований;
дать экономическую оценку эффективности зимнего строительства оснований дорожных одежд из ЦЩС.
Научная новизна работы:
- установлено влияние каждого из компонентов противоморозных составов на
кинетику твердения ЦЩС при отрицательных и знакопеременных температурах:
наибольшее упрочение смесей происходит в присутствии добавок ФТП независим от начальной величины отрицательных температур; добавки хлорида кальция способ ствуют ускоренному набору прочности лишь в первые 7 суток твердения при минусе вых температурах; суперпластификатор С-3 не оказывает влияния на кинетику твер дения ЦЩС, но повышает их морозостойкость;
установлено, что гидратация цементного камня при отрицательной темпера туре в присутствии протпвоморозиых добавок на основе ФТП приводит к преимущс ственному образованию C2SHn - двухкальциевого гидросиликата и портландит Са(ОН)2;
установлено, что в присутствии ФТП и С-3 возрастает прочность на растяж ние при изгибе и, соответственно, трещиностойкость ЦЩС вследствие формировани уплотненной кристаллизационной структуры цементного камня как в объеме, так и зоне контакта с заполнителем;
выявлена параболическая зависимость температуры замерзания воды затве рения ЦЩС от компонентного состава разработанных добавок - наиболее низкая тем пература замерзания раствора комплексных добавок в зависимости от их содержани составила -15 * -16С.
Практическая ценность состоит:
- в разработке составов противоморозных добавок для устройства в зимний гк
риод цементощебєіійчішх оснований автомобильных дорог;
в определении строительно-технических свойств цементощебеночкых мат« риалов с противоморозными составами и рациональной области их применения;
в разработке рекомендаций к технологии производства работ при устройств цементощебеночных оснований в зимних условиях с применением противоморозны добавок;
в реальной возможности продления строительного сезона и производства р< бот при отрицательных температурах (до -15 * -16С), подтвержденной опытне производственным строительством и последующим наблюдением за состоянием уч; стка дороги;
в оценке технико-экономической эффективности зимнего строительства о< новаций дорожных одежд из ЦЩС с разработанными противоморозными составами.
На защиту выносятся:
- разработанные противоморозны е составы на основе ФТП и их влияние на кі
нетику твердения ЦЩС при отрицательных температурах;
соответствие строительно-технических свойств цементощебеночных маті риалов, твердевших при отрицательных температурах, требованиям нормативных ді кумектов и условиям эксплуатации в конструкциях дорожных одежд;
результаты исследований физико-химических процессов в системе портлап, цемент - противоморозные реагенты при отрицательных температурах;
. - технологические параметры зимнего производства цементощебеночных мат риалов и температурный режим замерзания воды затворения с добавками;
- результаты опытно-производственного строительства цементощебеночної
основания в зимних условиях и круглогодичного наблюдения за состоянием участі
дороги;
- обоснование технико-экономической эффективности зимнего строительства дорожных одежд из Ц1ДС с разработанными противоморозными составами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях Казанской государственной архитектурно-строительной академии, Казань (1997-2000 г.г.); на I Международной научно-практической конференции "Автомобиль и техносфера", г.Казань, КГТУ им.А.Н.Гуполева (1999 г.); на юбилейной Международной научно-практической конференции "Строительство-99", Ростов на Дону, РГСУ (1999 г.); на Международной научно-практической конференции "Композиционные строительные материалы. Теория и практика", г. Пенза, ПГАСА и ПДЗ (2000 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников из 130 наименований и приложений. Работа содержит 169 страниц машинописного текста, 34 таблицы, 33 рисунка, 6 приложений.
