Введение к работе
Актуальность работы. Проблема долговечности строительных материалов и конструкций на сегодняшний день является актуальной, так как в процессе эксплуатации различным видам разрушения подвергаются большое число конструкций зданий и сооружений. Число повреждений бетона и железобетона конструкций постоянно растет, процесс коррозии материала сооружений в настоящее время носит массовый характер.
Разрушение и выход из строя конструкций можно остановить, если вовремя принять меры по предотвращению коррозии материала из которого они изготовлены. Для решения вопроса обеспечения долговечности применяют различные методы защиты строительных конструкции.
При проектировании конструкций зданий и сооружений учитывается влияние агрессивных сред в процессе их эксплуатации. Однако, постоянное изменение воздействия окружающей среды за счет научно-технического прогресса свидетельствует о необходимости пересмотра норм и требований па защиту7 строительных конструкций.
Таким образом, создание новых, более стойких методов и материалов защиты строительных конструкций, а также их исследование в настоящее время являются актуальными.
В последнее время материалы на минеральной основе находят все большее применение для защиты строительных конструкций в силу их высоких строй-тел ьно-техиолопгческих свойств и простоты применения по сравнению с традиционными материалами на органическом вяжущем.
В связи с этим цель работы состоит в разработке и исследовании эффективного защитного состава на минеральной основе для бетона и железобетона, обладающего улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами, повышенной долговечностью и способного увеличить срок службы строительных конструкций и сооружений.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать влияние агрессивных сред на бетон и железобетон строительных конструкций, и способы их защиты;
разработать теоретігческие положения и эффективный метод защиты конструкций из бетона и железобетона составом на минеральной основе;
разработать составы для защиты и ремонта конструкций зданий и сооружений, в том числе при отрицательной температуре;
установить основные строительно-технологические свойства защитного покрытия на минеральной основе и изучить его совместную работу с бетонным основанием;
разработать композиционной структуру повышенной долговечности с защитным покрытием при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций в заводских условиях;
в лабораторных условиях разработать метод определения стойкости бетона и защитных покрытий в слабоагрессивных средах, где защита нормативами не предусматривается, на основе данного мегода исследовать процессы кор-,
N \ ''"
-з- \ \
розии в слабоагресеившлх средах, определить стойкость и эффективность за-щитных покрытий па минеральной основе;
- разработать рекомендации по защите бетона конструкций бытовой сточ
ной канализации и технологический регламент на применение защитного по
крытия на минеральной основе.
Методика исследования состоит в системном анализе существующих методов защиты; теоретическом и экспериментальном исследовании свойств и стойкости защитных покрытий. В теоретических исследованиях использованы численные методы математического моделирования, экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях.
Научная новизна работы состоит в следующем;
разработаны научные основы комплексной защиты бетона и железобетона конструкций материалами на минеральной основе за счет акгивной и пассивной защиты в виде трехслойной струкгуры (покрытие на поверхности, переходный слой и внутренний слой бетона);
составлены теоретические положения по разработке состава на минеральной основе, обеспечивающие получение его повышенной долговечности, что подтвервдено получением высоких строительно-технологических свойств и хорошей работой с бетонным основанием;
определено рациональное содержание составов защитных покрытий на минеральной основе для работ в зимних условиях;
получена зависимость прочности бетона от количества комплексной добавки и режима термовлажностиой обработки, на основе которой разработаны состав добавки и способ изготовления бетонных изделий, обеспечивающие по-вышениую долговечность бетона при сохранении его высокой начальной и конечной прочности, путем создания мелкопористой структуры бетона, уменьшения капиллярной усадки и снижения возможности образования поверхностных трещин;
установлена необходимость защиты бетона и железобетона в слабоагрессивной среде сточных вод, что существующими нормативами не предусматривается;
исследован процесс коррозии в слабоаірессивиой среде бытовых сточных вод за счёт разработанного метода определения стойкости бетонов на модельных образцах в лабораторных условиях;
исследован процесс взаимодействия агрессивной комплексной среды с цементным камнем бетона, и разработана физическая модель влияния агрессивных моно- и комплексной сред на скорость коррозии бетона;
построены и исследованы модели влияния агрессивной среды сточных вод на стойкость цементного камня, на основе которых дана оценка эффективности защитного покрытия на минеральной основе.
Достоверность полученных результатов обоснована применением стандартных методов исследований, статистической обработкой подученных данных, и подтверждена опытно-промышленной проверкой результатов исследований, согласованием основных теоретических положений с полученными
экспериментальными результатами и результатами исследований других авторов.
Практическая значимость и реализация работы состоит:
предложены рациональные составы материалов на минеральной основе для защиты бетона конструкций и ремонтных работ, в том числе при отрицательной температуре;
установлена эффективность применения материала на минеральной основе «Герсмесь» для защиты бетона конструкций, на основе экспериментально полученных высоких защитных строительно-технологических свойств и исследования его совместной работы с бетонным основанием. Материал имеет прочность при сжатии до 45 МПа, адгезию 3,5 МПа, водонепроницаемость через сутки W50, сроки схватывания 3... 30 мин;
разработаны: способ изготовления бетонных и железобетонных конструкций и состав комплексной добавки «МИКС» для его осуществления;
установлено, что с защитным покрытием на минеральной основе срок службы конструкций в слабоагрессивной среде увеличивается в 2,03 раза, расходы на эксплуатацию бытовой сточной канализации сокращаются в 1,85 раз;
составлены рекомендации по защите бетона конструкций в слабоагрессивной среде бытовой сточной канализации;
разработан технологический регламент на применение материала «Герсмесь» для защиты бетона конструкций от коррозии;
на основе результатов выполненных исследований проведены восстановительные и ремонтные работы материалом «Герсмесь» железобетонных ко-лонн баков-нейтрализаторов в г. Йошкар-Ола. Обследование колони, проведенное через 2 года, показало хорошее состояние участков с защитным покрытием материалом «Герсмесь», его прочность составила 32 МПа при прочности основного материала колонн 25 МПа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены более чем на 20 конференциях, среди которых: Международная научно-практическая конференция (г. Белгород, г. Москва, 2005г.); Международная научно-техническая конференции «Надежность и долговечность строительных материалов» (г. Волгоград, 2005, 2009 гг.); II Всероссийская (Международная) конференция по бетону и железобетону (г. Москва, 2005г.); Международный семинар АТАМ «Строительные и отделочные материалы» (г. Новосибирск, 2006г.); 3-я Международная конференция «Прочность, надежность и диагностика транспортных конструкций и 2008» (г. Пардубице, Республика Чехия, 2008г.); Международная научно-практическая конференции «Строительство-2010» (г. Ростов-на-Дону, 2010г.); Международная конференция «Струкгурообразование, прочность и механика разрушения композиционных строительных материалов и конструкций» (г. Одесса, Украина, 2010г.).
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 30 опубликованных работах (в т.ч. 2 статьи в изданиях, определенных ВАК РФ для кандидатских диссертаций), получены два патента иа изобретения.
Автор защищает:
-.теоретические положения по разработке состава на минеральной основе повышенной долговечности для защиты бетона и железобетона;
результаты исследований строительно-технологических свойств защитного покрытия и его совместной работы с бетонным основанием;
полученные составы с противоморозиыми добавками для защиты бетонных и железобетонных конструкций и сооружений в зимних условиях;
научные основы по разработке метода комплексной защиты бетона и железобетона конструкций герметиками на минеральной основе за счет образования трехслойной структуры из покрытия, переходного слоя и бетона основания;
способ создания композиционной структуры повышенной долговечности из бетона в заводских условиях путем нанесения покрытия материалом «Г ер-смесь», образующим прочную и плотную структуру;
получение высокой долговечности бетонного основания за счет введения в бетонную смесь комплексной добавки «МИКС» и создания особого режима твердения бетона;
метод определения стойкости бетонов с защитным покрытием па модельных образцах в лабораторных условиях и на его основе результаты исследования процесса коррозии бетонов в слабоаірессивной среде сточных вод;
результаты сравнения взаимодействия агрессивных комплексной и моносред с цементным камнем и разработанную физическую модель их влияния на скорость коррозии бетона;
математические модели влияния агрессивной среды сточных вод на стойкость цементного камня и на их основе результаты определения эффективности защитных покрытий па минеральной основе в данной слабоагреешвной среде;
экспериментальное и опытно-промышленное подтверждение целесообразности применения материала на минеральной основе «Герсмесь» для защиты бетона конструкций;
рекомендации по применению материала на минеральной основе «Герсмесь» для защиты строительных конструкций от коррозии.
Структура а объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, и содержит 205 страниц основного машинописного текста. 35 рисунков, 65 таблиц, 8 приложений и список литературы из 206 наименований.
