Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов




НазваниеПрогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов
страница8/12
Дата конвертации16.11.2012
Размер1.47 Mb.
ТипДокументы
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Заполнители

Разрабатываемые месторождения Татарстана сложены породами прочностью от 40 до 100 МПа и выпускают щебень марок 300 - 600. Однако на месторождениях имеются участки, прослои и блоки с породами и более высокой прочности. Нами на примере семи месторождений карбонатных пород показана возможность обогащения пород путем избирательного дробления по трех стадийной схеме и получения карбонатного щебня марок 800 и выше, который в бетоне не уступает щебню из изверженных горных пород тех же марок.

При использовании циклично-поточной схемы трех стадийного дробления в щековых и конусных дробилках в отходах дробления содержится фракций 5-2.5 мм до 35%, 2.5-1.25 мм 12-26%, 1.25-0.63 мм 10-42%, 0.63-0.14 мм 13-49% и фракций менее 0.14 мм 4-17%.

По фракционному составу отходы дробления карбонатных пород размером 5-0.14 мм практически соответствуют зерновому составу песка по ГОСТ 8736-93.

В среднем соотношение щебня, песка и муки при переработке 1 м3 породы составляет 4:2:1.

Соотношение между песком, полученным после отсева муки и щебнем находится в интервале 0.35-0.6, что соответствует известным представлениям Баженова Ю.М., Сизова В.П. и др. о соотношении между мелким и крупным заполнителем в тяжелом бетоне.

Соотношение между мелким и крупным заполнителями, обеспечивающее минимальную межзерновую пустотность смеси заполнителей, рассчитанное по П.И.Боженову сотавило - 0,4 и 0,35.

Результаты испытания карбонатного щебня и песка показали возможность их совместного использования для бетонов марок 350 и выше.

Более высокую марку можно получить, используя комбинацию крупной фракции обогащенного по прочности щебня и мелкой фракции необогащенного щебня. Причем отношение граничных размеров мелкой и крупной фракций должно бать не более 0,225. Это обеспечивает размещение мелкой и менее прочной фракции щебня в пустотах крупной фракции и практически нивелирует влияние мелкой фракции на прочность бетона.

Используя обогащенный по прочности карбонатный щебень и песок из отходов от дробления можно получать бетоны марок выше 450. Очевидно, используя цементы марок 500 и 600 на обогащенных по прочности карбонатных заполнителях можно получать бетоны марок 500 и выше. Прочностные ресурсы щебня это позволяют. Отходы в виде муки при такой переработки карбонатных пород могут быть использованы в качестве сырья для производства вяжущих и огнеупоров, а также средства известкования почв.

Вяжущие

В зависимости от минералогического и химического составов магнийсодержащего сырья из него можно получать доломитовый цемент, доломитовую и магнезиальную известь лишь незначительно изменяя параметра обжига.


Доломитовый цемент

а) оптимизация минерального состава

По общепринятым представлениям для получения доломитового цемента рекомендуется использовать сырье с содержанием MgO не менее 19%.

Нами показана возможность расширить интервал пригодности сырья и использовать для получения доломитового цемента не только чистые доломиты, но и известковые доломиты с содержанием MgO от 16%. При этом зависимость прочности получаемого доломитового цемента от содержания в сырье MgO с достаточной степенью точности аппроксимируется полиномом второй степени .

У=3,93Х2 – 12,92Х + 20,55,

где У - прочность доломитового цемента МПа, Х- содержание MgО в сырье, %.

б) оптимизация гранулометрического состава

Задачи получения качественного доломитового цемента с высокими физико-механическими характеристиками, включают в вопросы выбора оптимальных размеров обжигаемого доломитового щебня.

С целью оптимизации использован метод планирования) эксперимента (РЦКП). Анализ полученных уравнений регрессии с использованием линий равных уровней значений функции отклика показал возможность получать доломитовый цемент прочностью до 100 МПа при обжиге фракций 15-20 мм в течение 2,5 часов при температуре 750О С.

в)оптимизация параметров обжига

Оптимизация температурного режима обжига производилась по величине суммарного эффекта от степени разложения сырья, по количеству MgO (при этом СаСО3 остается не разложившимся) и активности образовавшейся MgO. Максимальный суммарный эффект соответствует температуре обжига 7500 C и составляет 1,75 условных единиц.

В результате реализации технологии при оптимизированных параметрах получен доломитовый цемент с прочностью 80 МПа и водостойкостью 0,86.

Доломитовая известь

а) оптимизация параметров обжига

Для обжига сырья, при получении доломитовой извести, рекомендуется использовать температуры в интервале 900-1000о С. Оптимизация температурного режима обжига с целью снижения температуры обжига и производилась по величине суммарного эффекта по степени разложения сырья, по количеству MgO+CaО и активности образовавшейся MgO .Длительность обжига составила 2,5 часа. Максимальный суммарный эффект соответствует температуре обжига 8500-9000 C и составляет 1,5 условных единиц, однако в этом случае наблюдается большой процент недожога по оксиду кальция и меньший выход извести.

При обжиге доломитов по оптимальному режиму получена известь первого сорта по ГОСТ 9179-77 "Известь строительная. Технические условия"

Гидравлическая известь и романцемент

По общепринятым представлениям для гидравлической извести и романцемента рекомендуется использовать сырье с содержанием MgCO3, не более 8% (ОСТ 21-27-76).

Нами показана возможность расширить интервал пригодности сырья и использовать для получения гидравлической извести и романцементане только чистые известняки, но и известковистые доломиты с содержанием MgO до 20%.

Для получения вяжущих использовались искусственные сырьевые смеси из карбонатного сырья (доломиты и доломитистые известняки с содержанием MgO от 5,5 до 21%) и глин месторождений Татарстана. Соотношение между карбонатной и глинистой составляющими смеси устанавливалось по коэффициенту насыщения. При КН≥ 1,3 получена сильно гидравлическая известь с прочностью не менее 11 МПа.

При получении романцемента использовались сырьевые смеси с коэффициентом насыщения 0,65-1,3. Получен романцемент с прочностью не менее 15 МПа.

Модификация

Для повышения прочности и водостойкости магнезиальных вяжущих использовались природные силикатные добавки месторождений РТ (цеолитсодержащие породы).Введение до 5% цеолитсодержащей добавки в доломитовый цемент повысило его прочность до 85 МПа и водостойкость – до 0,73. ). Введение до 5% цеолитсодержащей добавки в доломитовую известь позволило получить силикатный кирпич марки 200 без последствий запоздалой гидратации MgO.

Введение искусственных добавок в виде молотых шлаков ЧМК в гидравличесую известь и романцемент позволило значительно повысить прочность вяжущих, на 66% у романцемента, и на 80% - у гидравлической извести.

Стекломатерилы

Карбонатное сырье РТ было использовано для получения строительного стекла и стекломатериалов. Состав стекломассы (% по массе): Si02-72,5;А120з-1,5; CaO-8,5; MgO-3,5; Na20-14; F -3.


Получены лабораторные экземпляры облицовочных материалов нескольких цветов, пеностекло со средней плотностью 220-610 кг/м3 и теплопроводностью от 0,067 Вт/м0С, пенодекор со средней плотностью 850-1200 кг/м3, стеклокрошка со средней плотностью 1420-1450 кг/м3. По своим свойствам полученные материалы не уступают известным.

Доломитовые огнеупоры

Карбонатное сырье РТ было использовано для получения огнеупорных материалов. Были выявлены основные структурные типы доломитов РТ и установлено их влияние на показатели спекаемости. Определены основные требования к доломитовому сырью и установлены оптимальные составы доломитовых водоустойчивых огнеупоров. Содержание оксидов, обеспечивающее высокую огнеупорность и оптимальные свойства должно находиться в следующих пределах: MgO 28,45-33,5%;CaO 42,9-48,15 %;SiO2 14,8-19,4%;Al2O3 1,19-6,9%;Fe2O3 1,5-2,67%.

Из сырья Матюшинского получен из доломитовый водостойкий огнеупор с теоретической огнеупорностью -17800 С, реальной - не менее 16000С, прочностью при сжатии - не менее 65 МПа , плотностью - 2,7 г/см3.

Рентгенографический анализ показал что состав доломитового огнеупора представлен MgO (периклазом -30%) 3CaOSiO2 (трехкальциевым силикатом -45%), 2CaOSiO2 (двухкальциевым силикатом -20%). Остальное приходится на алюминаты, алюмоферриты и фосфаты. Выдержка образцов доломитового огнеупора на воздухе в течение двух лет не выявила видимых процессов распада материала.


УДК 691.618.93:666.125

Шелковникова Т. И., канд. техн. наук, доцент, Баранов Е. В., аспирант

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет


ВЛИЯНИЕ РЕЦЕПТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

НА ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА


В последнее время энергосбережение при проектировании и эксплуатации жилых зданий становится одной из приоритетных задач. В современном промышленном и гражданском строительстве все большее значение приобретают теплоизоляционные материалы, способные эффективно выполнять свои функции по сбережению энергетических ресурсов, затрачиваемых на создание и поддержание необходимого температурного режима во внутренних помещениях.

При этом обязательным условием является обеспечение повышенных санитарно-гигиенических и комфортных условий для проживания. В современном обществе под «теплым домом» подразумевается дом с эффективным использованием энергии. Это означает, что в здании должен быть обеспечен повышенный тепловой комфорт, высокая экологическая безопасность, сниженное удельное энергоотопление и уменьшение потерь тепла. Проводимая политика «дешевых» энергоносителей привела к строительству домов с невысоким уровнем теплоизоляции.

В настоящее время получают распространение теплоизоляционные материалы, содержащие в своем составе органические составляющие. Недостатком этих материалов является их горючесть, низкий предел температуры использования, низкая пожаробезопасность, органическая основа приводит к выделению токсических веществ при нагревании. Кроме этого, при эксплуатации наблюдается охрупчивание и разрушение материала, содержащего органические вещества. Благодаря удачному сочетанию комплекса уникальных свойств пеностекло наиболее перспективный теплоизоляционный материал, производство которого стоит возродить в России. Несмотря на широкие возможности использования пеностекла как теплоизоляционного материала, должного развития оно не получило. Основным препятствием широкой организации производства пеностекла является отсутствие надежной технологии, обеспечивающей получение материала с заданными и постоянными свойствами.

При разработке технологии пеностекла исследователями было предложено несколько десятков веществ, пригодных к употреблению в качестве газообразователей. Однако лишь небольшое число из них было практически использовано при производстве пеностекла (сажа, карбонатные породы).

Нами предлагается рассмотрение возможности вспенивания стекломассы за счет силанольной воды, образующей в результате обводнения стекла.

Основным фактором, определяющим пригодность гидратированных техногенных стекол для получения пористых материалов, является количество и характер связанной воды.

В настоящее время установлено, что кремнезем (в том числе и кремнезем в стеклообразном состоянии) содержит воду в состоянии гидроксильного поверхностного покрова, гидроксильные группы которого связаны с поверхностью прочной ионной или донорно-акцепторной связью и являются центрами адсорбции молекулярной вода. Молекулы адсорбированной воды связаны с гидроксильными группами поверхностного гидроксильного покрова водородной связью. При повышении степени гидратации увеличивается количество гидроксильных групп.[2]

Разделение воды по видам можно производить по температуре ее удаления. Количественное разделение видов воды связано со значительными трудностями, поэтому осуществляют разделение только силанольной и молекулярной с помощью термогравиметрического анализа.

Вода при вхождении в структуру стекла разрывает ≡Si-O-Si≡ связи с образованием двух групп ≡Si-OН. Непрерывная силикатная цепь стекла дробится на отдельные звенья. При вспучивании обводненного стекла газообразователем является силанольная вода. Поскольку силанольная вода испаряется в широком диапазоне температур, то и интервал вспучивания обводненного стекла будет шире, чем у исходного стекла.

Существует тесная взаимосвязь между физико-химическими свойствами пеностекла и технологическими параметрами его получения. Поэтому, представляется целесообразным рассмотрение модели процесса пенообразования при вспучивании с целью оценки взаимосвязи "режим-свойства". Установление закономерностей, позволит в выбранной системе проектировать свойства пеностекла и пористых заполнителей при их производстве.

Широко внедренными в производство в настоящее время являются исследования Б.К.Демидовича, И.И.Китайгородского, Ф. Шила позволяющие получать качественные изделия из пеностекла по порошковому способу. Для этих систем установлены следующие закономерности поведения при нагревании.


Формирование пористой структуры при нагревании может быть условно разделено на следующие этапы – синтез (формирование спека при нагревании до температурного интервала спекания), вспучивание (процесс изменении объема и структуры материала при нагревании), отжиг (охлаждение по специальному режиму).

В интервале температур спекания наблюдается резкое уменьшение объема смеси, сопровождаемое появлением трещин. При медленном повышении температуры происходит более равномерное спекание и образование мелких, хорошо развитых по всему объему трещин. [1]

Однако медленное нагревание может способствовать удалению газообразователя до момента перехода материала в пиропластическое состояние, вследствие чего вспучивание может не произойти. При быстром подъеме температуры, наоборот, наблюдается образование крупных трещин, ширина которых может достигать в отдельных местах до 5…7 мм. Спек разделяется на несколько крупных не одинаковых по величине кусков, между которыми образуются большие раковины. Если в спеке имеются большие трещины, то при бурном вспенивании этих спеков будут образовываться дефекты структуры, преимущественно в центре образца, которые снижают качество пеностекла. Отсюда можно предположить, что более равномерное вспенивание достигается в том случае, когда градиент температур между слоями спека минимальный как в период спекания смеси, так и в период структурообразования пеностекла.

Анализ закономерностей формирования спеков из пенообразующей смеси и структуры пеностекла показывает, что при разработке теоретической температурной кривой вспенивания необходимо учитывать взаимосвязь между физическим состоянием смеси на каждом технологическом этапе и динамикой изменения ее теплофизических свойств

Для изучения процессов структурообразования пеностекла были заформованы и подвергнуты гидротермальной обработке образцы-цилиндры диаметром 5 см и высотой 3 см. Обжиг цилиндров проводился без форм при максимальной температуре 800 0С, 850 0С, 900 0С. Полученные образцы пеностекла имели практически правильную цилиндрическую форму, наружная поверхность оплавилась в разной степени. В середине имеется дефект в виде полости (рисунок 1), образование которого происходит по вышеуказанной схеме.

Для устранения дефекта в виде полости выявленного в структуре пеностекла выполнены исследования и проведен расчет теоретической кривой изменения температуры в центре образца в зависимости от температуры поверхности. Выявлено время необходимое для выравнивания температурных полей поверхности и середины образца и предложен режим для получения бездефектного пеностекла на лабораторных образцах-цилиндрах.





Рисунок 1 - Пеностекло с дефектом структуры в виде полости


В предлагаемом режиме после изотермической выдержки для стабилизации формы образцов целесообразно проводить снижение температуры среды ступенчато, что позволяет реализовать возможности неиспользованного газообразователя в середине образца. При снижении температуры среды снижается температура поверхности и осуществляется фазовый переход «пиропластическое состояние – твердое тело». Блок в целом находится под действием значительного избыточного давления со стороны его внутренней части, находящейся в состоянии вспенивания. Фиксированные границы поверхностных слоев создают жесткие границы для середины, находящейся в пиропластическом состоянии, дефекты залечиваются (рисунок 2).





Рисунок 2 – Пеностекло, обожженное по расчетному режиму


Образцы, обожженные по установленному режиму, не имели дефекта структуры в виде полости. Полученное пеностекло имеет среднею плотность 320…400 кг/м3 , предел прочности при сжатии 18…35 кгс/см2.


СПИСОК литературЫ


1. Демидович Б. К. Пеностекло / Б. К Демидович. – Минск.: Наука и техника, 1975. – 248 с.

2. Айлер Р. Химия кремнезема: Пер. с анг., часть 2 / Р. Айлер. – М.: Из-во Мир, 1982. – С. 880-889. – 1124 с.


УДК 691.5

Шленкина С.С., канд. техн. наук, доцент, Гаркави М.С., д-р техн. наук, профессор

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова

Фишер Г.-Б., д-р-инженер

Баухауз-Университет Веймар, Германия


ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СТРУКТУРНЫХ

СОСТОЯНИЙ ПРИ ТВЕРДЕНИИ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ


Вопрос о термодинамической устойчивости как отдельных структурных состояний, так и вяжущей системы в целом является одним из центральных при изучении твердения вяжущих веществ и изделий на их основе. Оценка термодинамической устойчивости структурного состояния позволяет целенаправленно осуществлять технологические воздействия на вяжущую систему.

В вяжущих системах устойчивость возникающих структурных состояний определяется величиной и знаком избыточного производства энтропии δxP. При этом величина избыточного производства энтропии определяется взаимодействующими процессами гидрато- и структурообразования, а его знак - соотношением скоростей и движущих сил указанных процессов.

В общем случае величина избыточного производства энтропии для вяжущей системы определяется из соотношения:

(1)

или

(2)

где xP - вклад в избыточное производство энтропии, определяемый гидратообразованием; xP - вклад в избыточное производство энтропии, опреде­ляемый структурообразованием.

Поскольку при твердении гипсовых вяжущих процессы гидрато- и структурообразования протекают синхронно [1], то неустойчивость данной системы может быть обусловлена совокупным развитием указанных процессов. Как следует из рисунка 1, величина избыточного производства энтропии xP> 0 на всём протяжении процесса твердения, следовательно, в гипсовой дисперсии отсутствуют термодинамические предпосылки для возникновения неустойчивости.



Рисунок 1. Производство избыточной энтропии при твердении

гипсовых вяжущих:

1 – α-гипс; 2 – β-гипс.

Как показано в работе [1], при твердении гипсовых вяжущих отсутствуют и кинетические условия для возникновения неустойчивости. Анализ изменения влажностных и термодинамических параметров при твердении гипсовых вяжущих показал [2], что для образующегося гипсового камня характерно формирование псевдоконденсационной структуры с точечными контактами, т.е. структурные превращения при твердении гипсовых вяжущих протекают в пределах коагуляционной структуры. В соответствии с предложенными в работе [1] модельными квазиреакциями образования межчастичных контактов, эти превращения не могут нарушить устойчивости вяжущей системы, что и находится в полном согласии с экспериментальными данными (рисунок 1).


Кроме того, одним из критериев неpавновесности является морфологическая гетерогенность вяжущей системы, однако при твердении гипсового вяжущего образуются гидраты только одного морфологического типа. Следовательно, в системе «гипс – вода» отсутствуют как кинетические, так и термодинамические предпосылки для развития неpавновесности и превращения точечных контактов в конденсационно-кристаллизационные.

Это не означает, что при твердении гипсовых вяжущих нет структурных превращений, однако они не сопровождаются и не связаны с развитием в вяжущей системе нелинейных явлений и возникновением диссипативной структуры. Структурные превращения в твердеющих гипсовых вяжущих, согласно [1], могут сопровождаться изменением их термодинамической устойчивости, хотя и не нарушают устойчивости вяжущей системы в целом. Критерием устойчивости отдельных структурных состояний является знак избыточного производства энтропии, обусловленного процессом структурообразования xP. На рисунке 2 приведено изменение этой величины при твердении гипсовых вяжущих. Участок на приведенных кривых, соответствующий отрицательным значениям xP, указывает на термодинамическую неустойчивость структурного состояния вяжущей системы, существующего в данный период твердения.



Рисунок 2. Избыточное производство энтропии, обусловленное

процессом структурообразования гипсовых вяжущих:

1 – α-гипс; 2 – β-гипс.


Из представленных данных следует, что превращение первичной коагуляционной структуры, где контактирование частиц осуществляется через прослойки жидкой фазы, в псевдоконденсационную структуру с точечными контактами происходит через формирование термодинамически неустойчивой коагуляционной структуры.

Образование структуры гипсового камня связано с фиксацией частиц твердой фазы на расстояниях ближней и дальней коагуляции. Однако контакты ближней коагуляции (точечные контакты) образуются за счет вырождения контактов дальней коагуляции, что возможно только при преодолении энергетического барьера. Для его преодоления частицы гипсовой дисперсии должны обладать избытком энергии, что и приводит к нарушению устойчивости существующего структурного состояния. Подвод энергии, необходимой для преодоления энергетического барьера обеспечивается развитием экзотермических процессов гидрато- и структурообразования, причем нарушению устойчивости рассматриваемого структурного состояния предшествует достижение экстремальных значений скоростей указанных процессов. Таким образом, существование термодинамически неустойчивой переходной коагуляционной структуры соответствует состоянию, когда в гипсовой дисперсии действуют силы как дальней, так и ближней коагуляции.

Следует отметить, что структурные превращения в гипсовой дисперсии на основе вяжущего -формы происходят при меньших энергетических затратах, чем в системе на основе вяжущего - модификации. Это предопределяет и более высокую прочность гипсового камня на основе вяжущего -формы. Кроме того, длительность существования термодинамически неустой-чивого переходного структурного состояния практически не зависит от величины водогипсового отношения.

Наличие в гипсовом камне точечных контактов даёт возможность объяснить низкую водостойкость гипсовых изделий. При увлажнении происходит сорбция влаги на точечных контактах, имеющих высокую свободную поверхностную энергию, в результате чего в соответствии с известным положением Гpиффитса происходит ее снижение и, следовательно, уменьшение прочности. При вторичном высушивании эти контакты восстанавливаются, однако прочность уже не достигает первоначального значения из-за накопления напряжений и явлений перекристаллизации, возможных при достаточно высокой степени увлажнения.


Таким образом, имеющиеся экспериментальные данные наряду с проведенным теоретическим анализом, позволяют заключить, что при твердении гипсовых вяжущих образуется псевдоконденсационная структура с точечными контактами. Образование этой структуры осуществляется на основе переходной термодинамически неустойчивой коагуляционной структуры.


СПИСОК литературЫ


1. Гаркави М.С. Термодинамический анализ структурных превращений в вяжущих системах. – Магнитогорск: МГТУ, 2005. -243 с.

2. Шленкина С.С. Совершенствование технологии с использованием термодинамического анализа процесса формирования гипсовых материалов: Автореф. дис….канд. техн. наук. Екатеринбург:УГТУ, 2005. – 21 с.


УДК 691.32

Шмитько Е.И., д-р техн. наук, профессор, Крылова А.В., канд. техн. наук, доцент, Верлина Н.А.

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет


МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ PEMOHTHО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ


Выполнение больших объемов ремонтно-восстановительных работ ставит перед бетоноведами задачу обеспечения строителей бетонами (растворами), функциональные возможности которых выше по сравнению с обычными. Это связано с тем, что ремонтно-восстановительные работы обычно проводятся на конструкциях, значительно изношенных, как правило, при неблагоприятных погодных условиях. Это предъявляет к бетону ряд дополнительных требований: такие бетонные смеси не должны изменять реологические характеристики в течения требуемого времени; они должны легко наносится на ремонтируемую поверхность к иметь к ней высокую адгезию; по качественным характеристикам «новые» слои бетона не должны уступать материалу восстанавливаемой конструкции. Такие требования могут быть выполнены при следующих условиях:

  • необходимая удобоукладываемость бетонных смесей должна быть обеспечена при низких В/Ц-отношениях, обычно не превышающих 0,3 (с целью снижения водопотребности, как правило, должны применяться добавки — разжижители бетонных смесей;

  • структура бетона должна быть максимально плотной, что обеспечивается оптимизацией гранулометрического состава заполнителей, оптимальным расходом цемента, применением ультрадисперсных микронаполнителей;

  • низкие усадочные деформации для предотвращения отторжения нового, «молодого» бетона (обеспечивается небольшими значениями В/Ц-отношений, преимущественным использованием цемента
    ПЦ-500 ДО, а в ряде случаев - применением расширяющихся добавок и микроармирования цементного камня фибрами различного состава);

— высокая адгезия, которая обеспечивается обычно введением полимерных добавок (особенно эффективно проявили себя так называемые дисперсионные порошки на основе акрилатов - ДПП);

- для наружных конструкций бетоны должны иметь повышенные показатели по морозостойкости (достигается обеспечением их высокой плотности, а в ряде случаев - применением малых доз воздухововлекающих добавок-модификаторов структуры бетона).

Необходимо отметить, что бетоны, отвечающие указанным выше требованиям, будут иметь достаточно высокую стоимость, обусловленную, прежде всего, применением полимерных добавок, В связи с этим необходимы пути удешевления таких составов. Один из путей ориентирован на использование промежуточного слоя между новым и старым бетоном восстанавливаемой строительной конструкции. Б таком варианте всем указанным ранее требованиям должен отвечать толькопромежуточный слой, толщина которого обычно составляет всего лишь 3-5 см.

Прочное сцепление такого слоя с основным покрытием не вызывает никаких сомнений, так как и тот, и другой слой бетона наносится при восстановлении конструкции практически одновременно.

Для создания промежуточного слоя, обеспечивающего качественное сцепление «старого» бетона восстанавливаемой конструкции с новыми наносимыми слоями, целесообразно применять мелкозернистый бетон, изготовленный на основе высококачественных песков, желательно с шероховатой поверхностью. Таким образом, бетонные смеси и бетоны для ремонтно-восстановительных работ должны обладать целым рядом специфических свойств, в том числе и таких, которые в действующих нормативах не оговорены, но которые необходимы в силу особых условий и специфики выполнения ремонтных работ и службы наносимых слоев бетона. К последним относится преимущественное нанесение бетона (раствора) на вертикальные и потолочные поверхности, когда возможно сползание и отрыв слоев свеженанесенного бетона. Известно также, что отвердевание относительно тонкого (промежуточного) слоя бетона протекает неудовлетворительно из-за недостатка воды вследствии ее впитывания основанием и интенсивного испарения на открытом воздухе, В связи с этим в разрабатываемых составах бетона необходимо значительно усилить свойство водоудерживания. В качестве же конечного результата должны выступать высокие показатели прочности омоноличенного участка конструкции и, прежде всего, прочности на отрыв.

Высококачественный бетон для ремонтно-восстановительных работ был получен в результате последовательной оптимизации зернового состава компонентов бетонной смеси, включая цемент и микронаполнитель, а также путем модифицирования структуры бетона добавками полимерных веществ: водорастворимых эфиров целлюлозы (ЭЦ) трех видов и полимерного порошка [1, 2].

На рисунке 1 представлены результаты исследования влияния добавок ЭЦ на величину усилия отрыва от бетонного основания, из которых следует, что полимеры значительно повышают этот показатель. Наиболее эффективной является добавка ЭЦ-I при дозировке 0,5% от массы цемента: усилия отрыва в этом случае увеличивается примерно в 2 раза по сравнению с эталоном - бетоном без добавок. Добавки эфира целлюлозы повышают также устойчивость бетонной смеси к сползанию примерно в 4-5 раз.

Если же использовать совместное введение эфира целлюлозы и полимерного порошка (ДПП), то практически обеспечивается абсолютная устойчивость бетонной смеси к сползанию (рисунок 2).

Что касается прочности сцепления нового слоя бетона со старым бетонным основанием, то испытания показали, что уже индивидуальная добавка ЭЦ-1 в количестве 0,5% обеспечивает прирост прочности примерно на 50%; введение

комплексного модификатора ЭЦ-1 + ДПП дает еще более значительный эффект -прочность сцепления по сравнению с эталоном практически удвоилась, а разрушение при испытании происходит, как правило, по старому бетону.




Рисунок 1 - Показатели усилия отрыва от бетонного основания свежеприготовленного мелкозернистого бетона после введения добавки эфира целлюлозы (1, 2, 3 - виды полимерных добавок)




Рисунок 2 - Показатели устойчивости мелкозернистой смеси к сползанию по вертикальному бетонному основанию при введении комплексной добавки (ЭЦ-1 + ДТП)

  1. - дозировка добавки ЭЦ-1 составляет 0,3%;

  2. - дозировка добавки ЭЦ-1 составляет 0,5%.


Примечательным является также тот факт, что даже при малом (0,1% от массы цемента) содержании эфира целлюлозы значительно возрастает водоудерживающая способность мелкозернистых бетонных смесей, что является очередным подтверждением высокой эффективности применяемых добавок-модификаторов.

Таким образом, выполненными исследованиями подтверждаются большие возможности модифицирования и управления структурой и свойствами мелкозернистых бетонов при выполнении определенного комплекса технологических требований, главным из которых является применение полимерных добавок нового поколения. В связи с этим принятый нами в заголовке статьи термин «модифицированный мелкозернистый бетон с заданными свойствами для ремонтно-восстановительных работ» представляется в данном случае вполне обоснованным.


СПИСОК литературЫ


  1. Бийтц Рольф. Химические добавки для улучшения качества строительных растворов. // Строительные материалы. -1999.- №3.-С. 13-15.

  2. Цюрбригген Рогер. Дисперсионные полимерные порошки – особенности поведения в сухих строительных смесях. //Строительные материалы. - 1999. - №3. - С. 10-12.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Похожие:

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconРешение эллиптического уравнения методом конечных элементов на радиально базисных нейронных сетях
Целью данной работы является рассмотрение нового подхода к реализации метода конечных элементов на нейронных сетях

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconАнализ профилей мод интегрального анизотропного оптического волновода методом конечных элементов
Целью настоящей работы является математическое моделирование дисперсионных характеристик и профилей мод интегрального оптического...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconСравнение метода конечных объёмов и метода галёркина для задачи бюргерса
На примере решения уравнения Бюргерса сравнивается эффективность метода конечных объёмов и метода Галёркина

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов icon20 Выбор сетки конечных элементов 20 Сходимость мкэ
Для несовместных элементов аналогичные оценки получены в серии работ И. Д. Евзерова и В. С. Карпиловского (см., например, [8], [13])....

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов icon«Исследование расчетной модели каменной и армокаменной кладок с помощью метода конечных элементов»
«Усиление железобетонных колонн композиционными материалами при сейсмических воздействиях»

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconРазработка моделей метода конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций мостовых сооружений
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconСтруктурирование опционных продуктов на основе метода оптимизации конечных денежных выплат
Стандартные и сложные опционные продукты на фондовом рынке

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconА. Ю. Липинский, А. Н. Рудякова, В. В. Данилов
Проектирование акустооптических цифровых процессоров требует использования численных методов расчета, позволяющих учесть конечную...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconЧисленное осреднение характеристик композитов с помощью вейвлет-преобразования и метода конечных элементов
Приводятся численные результаты вейвлет-осреднения коэффициента проницаемости среды. Проводится сравнение полученных эффективных...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconВопросы к экзамену по курсу «Железобетонные конструкции»
Требования предъявляемые к трещиностойкости железобетонных элементов и методы ограничения появления и ширины раскрытия трещин


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница