Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕПЛОВЛАЖНОСТНАЯ ОБРАБОТКА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА
ТЕХНОЛОГИЮ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ
ИЗДЕЛИЙ 11
Перспективы использования сталефибробетона 11
Современные технологии изготовления сталефибробетона 19
Тепловлажностная обработка бетона 24
Особенности тепловлажностной обработки сталефибробетонов 36
2 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ 39
Материалы, используемые в работе 39
Оборудование и методы исследований 43
Оборудование для проведения тепловлажностной обработки 43
Методы исследования свойств и деформаций
сталефибробетонов 48
2.3 Математический метод планирования экспериментов и
статические методы обработки результатов 53
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИСПЕРСНОГО АРМИРОВАНИЯ НА
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТО
НОВ ПРИ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ 56
Теплофизические свойства сталефибробетонов 56
Моделирование процесса тепловлажностной обработки сталефибробетонов 58
Внутренние напряжения в волокнах сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке 70
Исследование деформаций сталефибробетонов подвергаемых тепловлажностной обработке 78
Исследования эффективности применения различных видов фибры в сталефибробетонах, подвергаемых тепловлажностной обработке 83
Исследование зависимостей прочностных свойств сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке, от составов 90
Графические интерпретации и анализ зависимостей прочности сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке, от составов 92
3.8 Выводы 104
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ
ОБРАБОТКИ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕФИБРОБЕ
ТОНОВ 109
Исследование влияния предварительной выдержки сталефиб-робетонной смеси перед тепловлажностной обработкой на прочностные свойства 109
Экспериментальные исследования влияния режимов тепловлажностной обработки на интенсивность нарастания прочности сталефибробетона 114
4.2.1 Исследования режимов тепловлажностной обработки
сталефибробетонов водяным паром 114
4.2.2 Исследования режимов тепловлажностной обработки
сталефибробетонов продуктами сгорания природного газа. 122
4.3 Выводы 128
5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 131
Методика проектирования состава сталефибробетона и выбора оптимального режима тепловлажностной обработки 131
Технико-экономическая эффективность применения дисперсного армирования бетонных изделий при их тепловлажностной обработке 140
5.3 Выводы 148
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 149
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 152
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС 164
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО 165
Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время наблюдается стремительное развитие строительной отрасли, сопровождаемое использованием и разработкой новых эффективных с материалов с высокими эксплуатационными свойствами.
Наиболее широко применяемым строительным материалом является бетон, который наряду с достоинствами, такими как простота изготовления, невысокая стоимость, высокая прочность при сжатии, широкая возможность применения местных материалов для его изготовления и т.д., обладает рядом значительных недостатков - низкая прочность при изгибе и трещиностой-кость, значительная усадка и пористость, которые затрудняют его использование при строительстве целого ряда объектов.
Для устранения недостатков бетона в последние десятилетия разработаны и внедрены самые разнообразные комплексы мер, такие как: создание новых эффективных вяжущих, модификаторов для вяжущих и бетонов, активных минеральных добавок, армирующих волокон, новых технологии изготовления строительных изделий и конструкций, позволяющих широко изменять свойства бетонов и бетонных смесей.
Особым интересом у строителей пользуется сталефибробетон - композиционный материал в виде мелкозернистого бетона, армированный отрезками стальных волокон длиной 15...400 мм, диаметром 0,3 ... 1,0 мм.
Развитие применения сталефибробетона связано с его высокими прочностными характеристиками по сравнению с обычными бетонами (особенно прочностью на растяжение при изгибе), повышенной трещиностойкостью, повышенным сопротивлением динамическим и вибрационным воздействиям, малой истираемостью, высокой морозостойкостью и водонепроницаемостью, а также простой технологией изготовления.
В настоящее время сталефибробетон применяется в США, Японии, Германии, России и др. странах в монолитных конструкциях: дорожных и аэродромных покрытиях, пролетных строениях мостов, полах промышленных и общественных зданий, резервуарах и нефтехранилищах, взрывоустойчивых конструкциях, подпорных стенах, футеровочных покрытиях, покрытиях в виде дисперсноармированных торкретных слоев для шахтного и горного строительства и т.д. В качестве сборных конструкций из сталефибробетона изготавливают: стеновые панели, перегородки, плиты покрытий и перекрытий, дорожные и аэродромные плиты, балки, колоны, лотки и каналы, сваи, конструкции тонкостенной несъемной опалубки, трубы, кольца смотровых колодцев, разнообразные пространственные конструкции и т.д.
Основное внимание в настоящих исследованиях уделялось вопросам проектирования составов сталефибробетонов с заданными свойствами, влиянию различных по виду и геометрическим размерам фибры на свойства сталефибробетонов, расширению номенклатуры применяемых материалов для изготовления сталефибробетонов, разработке новых технологических методов изготовления сталефибробетонных изделий и конструкций и т.д. При всем разнообразии работ посвященных сталефибробетону, практически без внимания остался вопрос об особенностях его тепловлажностной обработки, хотя на данный технологический процесс приходится около 80 % энергозатрат на заводах по производству сборного железобетона. Также, остались неизученными вопросы структурообразования сталефибробетонов при тепловлажностной обработке.
Оптимизация режимов тепловлажностной обработки и составов сталефибробетона позволит снизить себестоимость изделий, энергозатраты на их производство, а также проектировать и изготавливать сталефибробетонные конструкции с заданными свойствами, с учетом всех технологических операций.
Целью работы являлось получение сталефибробетонов с заданными свойствами, путем оптимизации составов и режимов тепловлажностной обработки.
В соответствии с целью, в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:
исследовать влияние дисперсного армирования на процессы тепло- и массобмена при тепловлажностной обработке сталефибробетонов;
исследовать особенности возникновения напряжений в фибрах в процессе тепловлажностной обработки сталефибробетонов;
установить зависимости прочностных свойств сталефибробетонов подвергаемых тепловлажностной обработке от составов;
определить влияние режимов тепловлажностной обработки водяным паром и продуктами сгорания природного газа на прочностные свойства сталефибробетонов;
разработать методику проектирования составов и рекомендации по назначению оптимальных режимов тепловлажностной обработки сборных изделий из сталефибробетонов.
Научная новизна работы:
развиты существующие представления о закономерностях формирования структуры сталефибробетона при тепловлажностной обработке;
теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены закономерности изменения прочностных свойств сталефибробетонов при тепловлажностной обработке, вследствие возникновения растягивающих напряжений в фибрах;
усовершенствована методика проектирования составов сталефибробетонов с заданными свойствами, подвергаемых тепловлажностной обработке водяным паром и продуктами сгорания природного газа.
Практическая значимость результатов исследований:
По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию составов сталефибробетонов, подвергаемых тепловлаж-ностной обработке.
Решены практические задачи по снижению энергозатрат при производстве сталефибробетонных изделий, и получены составы сталефибробетонов с повешенными физико-механическими характеристиками после тепловлажно-стной обработки.
Результаты работы использованы в учебном процессе Липецкого государственного технического университета для студентов специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» по дисциплине «Технология бетонных и железобетонных изделий и конструкций».
Реализация результатов исследований:
Разработанные оптимальные составы и режимы тепловлажностной обработки сталефибробетонов были применены при изготовлении опытной партии ребристых плит покрытий на заводе ОАО «Завод Железобетон» в г. Липецке, в результате чего себестоимость изделия была снижена до 6936,8 рублей, что на 463 рубля меньше себестоимости плиты из обычного бетона
Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждены:
современной методикой организации экспериментальных исследований с использованием основных законов материаловедения, изложенных в работах ведущих ученых;
корректностью постановки теоретических задач, принятых допущений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследований;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;
применением вероятно-статистических методов обработки результатов испытаний, а также удовлетворительным совпадением некоторых результатов экспериментов с данными других авторов.
Апробация работы:
Результаты работы докладывались на конференции, посвященной 30-летию кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЛГТУ в г.Липецке, 2005 г., на Десятых Академических чтениях РААСН в ПТУ АС в г.Пензе, 2006 г., на Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ, в г.Липецке , 2006 г., международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве»в Воронеже в 2008 году.
Публикации.
Основные результаты исследований, полученные в диссертационной работе, опубликованы в 13 статьях, с том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Работа изложена на 165 страницах, в том числе 120 страниц машинописного текста, 48 рисунков, 24 таблицы, библиографический список из 115 наименований, 2 приложения.
На защиту выносятся:
- теоретические представления и результаты экспериментальных иссле
дований об особенностях протекания процессов тепло- и массопереноса в
сталефибробетонах при тепловлажностной обработке;
результаты экспериментальных исследований влияния напряжений, возникающих в фибрах, на структурообразование и прочностные свойства сталефибробетонов;
зависимости прочностных свойств сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке, от составов;
результаты исследований по оптимизации режимов тепловлажностной обработки сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке водяным паром и продуктами сгорания природного газа;
методика по проектированию составов и выбору режимов тепловлажностной обработки сталефибробетонов, обеспечивающих снижение времени и энергозатрат при производстве изделий.
Похожие диссертации на Влияние дисперсного армирования на структурообразование и прочностные свойства сталефибробетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке
