СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Раздел 1. Опыт получения и применения фибробетонов
для эксплуатации в водной среде
1.1. Повышение морозостойкости бетона
1.2. Методы повышения водонепроницаемости бетона
1.3. Применение дисперсного армирования для повышения
эксплуатационных свойств цементных композитов
1.4. Регулирование свойств композиционных материалов
за счет использования наполнителей
Выводы по
разделу
Раздел 2. Методика исследований и характеристика
используемых материалов
2.1. План экспериментальных исследований и варьируемые факторы
2.2. Используемые компоненты модифицированного фибробетона
и методика проведения испытаний
Выводы по
разделу
Раздел 3. Исследование технологических и физико-механических
характеристик модифицированного фибробетона
3.1. Влияние состава модифицированного бетона на его
водопотребность, В/Ц и Ц/В смесей равной подвижности
3.2. Влияние состава бетона на его прочностные показатели
в водонасыщенном состоянии
3.3. Влияние состава бетона на его прочностные показатели
в сухом состоянии и коэффициент размягчения
3.4. Учет изменения Ц/В смеси равной подвижности при оценке
влияния состава фибробетона на его свойства
Выводы по
разделу
Раздел 4. Исследование водонепроницаемости, морозостойкости, трещиностойкости и структуры модифицированного фибробетона
4.1. Влияние состава фибробетона на его водонепроницаемость
4.2. Морозостойкость модифицированного фибробетона
4.3. Трещиностойкость и ударостойкость
модифицированного фибробетона
4.4. Исследование пористости фибробетона
и микроскопический анализ его структуры
4.5. Исследование физико-механических характеристик бетона
методом акустической эмиссии
Выводы по
разделу
Раздел 5. Внедрение результатов исследования
5.1. Выбор оптимального состава дисперсно-армированного бетона
для тонкостенных гидротехнических сооружений
5.2. Технологии приготовления и применения модифицированного
бетона и фибробетона для тонкостенных конструкций
гидротехнических сооружений
5.3. Применение фибробетона при восстановлении тонкостенных
конструкций гидротехнических сооружений
Выводы по
разделу
Выводы
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность теми. Тонкостенные железобетонные конструкции широко применяются в современном гидротехническом строительстве. При очевидных преимуществах тонкостенных конструкций - низкая материалоемкость и вес, простота монтажа и пр., в сложных условиях эксплуатации актуальной остается проблема разрушения их бетона под действием напорного действия воды, а также замораживания и оттаивания. То есть одними из основных показателей качества, обеспечивающих долговечность конструкций гидротехнических сооружений в климатической зоне Украины, являются водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Также для материала тонкостенных конструкций выдвигаются требования повышенной прочности при сохранении высокой подвижности смеси.
Поскольку в процессе эксплуатации большая часть гидротехнических сооружений подвергаются динамическим воздействиям (ударам льда, волн, плывущих предметов, вибрациям от проходящего транспорта и пр.) не менее актуальным показателями качества можно считать ударо- и трещиностойкость материала. То есть актуальной остается задача создания высокотехнологичных бетонов с улучшенными показателями водонепроницаемости, морозостойкости, и трещиностойкости.
Для повышения эксплуатационных свойств бетона применяется модификаторы разной природы: пластификаторы, кольматирующие добавки и наполнители. Для ответственных тонкостенных конструкций все шире применяется дисперсное армирование фиброй. В гидротехнических сооружениях ввиду эксплуатации в водной среде следует применять полимерную фибру, которая в отличии от металлической не подвержена коррозии. Для эффективного применения дисперсного армирования различными видами фибры и модификаторами необходимо оптимизировать составы композитов и методику их приготовления.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в рамках государственной программы "Прикладные разработки в сфере развития водного хозяйства (п. КПКВ-)" Госводхоза Украины, в рамках тем №U "Классификация повреждений железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, которые эксплуатируются в сложных условиях, и разработка Регламента по технологии приготовления и использования бетонов, эксплуатируемых в сложных условиях, с использованием полимерной фибры" ( г) и №U "Разработка технологического регламента по приготовлению высокоподвижных бетонных смесей и их исследование для применения при ремонте тонкостенных гидротехнических сооружений" ( г).
Целью работы является разработка и оптимизация составов модифицированных мелкозернистых фибробетонов повышенной водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости для тонкостенных конструкций гидротехнических сооружений.
Задачи исследования:
- проанализировать влияние состава модифицированного бетона и фибробетона на технологические свойства бетонной смеси при условии сохранении ее высокой подвижности;
- построить комплекс экспериментально-статистических моделей (ЭС-моделей), позволяющий оценить влияние составов модифицированных мелкозернистых фибробетонов на их технологические, физико-механические и эксплуатационные свойства;
- провести анализ влияния факторов состава модифицированного фибробетона на его свойства с учетом изменения водопотребности смесей равной подвижности;
- проанализировать влияние дисперсного армирования и количества наполнителя на трещино- и ударостойкость композитов для тонкостенных гидротехнических сооружений;
- опираясь на комплекс ЭС-моделей, провести поиск оптимальных составов модифицированных фибробетонов для тонкостенных гидротехнических сооружений с высокими уровнями прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости;
- разработать регламенты по технологии приготовления и применения модифицированных бетонов и фибробетонов для строительства и восстановления тонкостенных гидротехнических сооружений и водопропускных сооружений автодорог;
- внедрить результаты исследований при строительстве и восстановлении бетона тонкостенных гидротехнических сооружений.
Объект исследования. Мелкозернистые фибробетоны высокой подвижности с полимерной фиброй, модифицированные добавкой (Пенетрон + С-) и наполнителем для строительства и восстановления тонкостенных гидротехнических сооружений.
Предмет исследования. Закономерности влияния состава модифицированного мелкозернистого фибробетона на его технологические и механические свойства, в т.ч. на водонепроницаемость, морозостойкость и трещиностойкость.
Методы исследований. Параметры качества и физико-механические характеристики модифицированных бетонов и фибробетонов определялись в соответствии с нормативами на аттестованном оборудовании. Экспериментальные исследования выполнены по оптимальным планам. Построение нелинейных экспериментально-статистических моделей выполнялось с применением специализированной системы COMPEX. Применились методики механики разрушений для анализа трещиностойкости бетона, метод акустической эмиссии, микроскопия, анализ технологической поврежденности бетона, анализ остатков от корреляционной линейной функции влияния Ц/В и компьютерный поиск оптимальных составов модифицированных композитов.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
- установлены закономерности влияния факторов состава модифицированного фибробетона для строительства и восстановления тонкостенных гидротехнических сооружений на его основные физико-механические свойства;
- показано, что использование тонкодисперсного наполнителя позволяет значительно повысить механические свойства, трещиностойкость, морозостойкость и водонепроницаемость мелкозернистого бетона и фибробетона;
- проанализировано влияние факторов состава модифицированного фибробетона на прочность с учетом изменения водопотребности смесей равной подвижности;
- показана возможность применения полимерной фибры для повышения стойкости бетона тонкостенных гидротехнических конструкций к динамическим воздействиям;
- с использованием методов компьютерного материаловедения определены рациональные составы фибробетонов для строительства и восстановления тонкостенных гидротехнических конструкций.
Практическое значение полученных результатов. По результатам выполненных в диссертации исследований разработаны составы модифицированных фибробетонов для тонкостенных гидротехнических сооружений. Получен патент Украины на бетонную смесь с наполнителем (молотым песком) и полипропиленовой фиброй. Разработаны и утверждены Регламент по технологии приготовления и применения модифицированного бетона для гидротехнических сооружений мелиорации, водопропускных сооружений автодорог с применением полимерной фибры, а также Регламент по методике приготовления высокоподвижных бетонных смесей для ремонта тонкостенных гидротехнических сооружений мелиорации. Разработанные составы модифицированных фибробетонов использовались при восстановлении тонкостенных железобетонных конструкций Николаевского водоканала и главного шлюза канала Дунай - Сасык.
Лично соискателем получены:
- экспериментальные данные о свойствах модифицированных мелкозернистых фибробетонов для строительства и восстановления тонкостенных гидротехнических сооружений;
- закономерности, отображающие влияние факторов состава на свойства фибробетона и комплексы четырёхфакторных ЭС-моделей;
- оптимальные составы модифицированных мелкозернистых фибробетонов для восстановления и строительства тонкостенных бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, обеспечивающие многокритериальные эксплуатационные и технологические требования;
- рекомендации по технологии изготовления модифицированного добавкой (Пенетрон + С-) и наполнителем фибробетона для тонкостенных гидротехнических сооружений.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на международных конференциях "Межрегиональные проблемы экологической безопасности" (Одесса, ), "Пути повышения надежности проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений мелиорации" (Киев, ), "Бетоны и растворы с использованием высокоэффективных добавок и отходов промышленности" (Киев, ), а также на международном семинаре по моделированию и оптимизации композитов МОК- (Одесса, ).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в патенте, регламентах и работах, из них в специализированных изданиях, утвержденных ВАК Украины, доклада на международных конференциях и симпозиумах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, основной части (
разделов), выводов, списка литературных источников и приложений. Общий объем работы страницы, в том числе рисунока, таблиц, список
- Київ+380960830922