Розробка і оптимізація складів модифікованих дрібнозернистих фібробетонів підвищеної водонепроникності, морозостійкості і тріщиностійкості для тонкостінних конструкцій гідротехнічних споруд. Аналіз впливу дисперсного армування і кількості наповнювача.
Аннотация к работе
спираючись на комплекс ЕС-моделей, провести пошук оптимальних складів модифікованих фібробетонів для тонкостінних гідротехнічних споруд з високими рівнями міцності, водонепроникності, морозостійкості і тріщиностійкості; розробити регламенти з технології приготування і застосування модифікованих бетонів і фібробетонів для будівництва і відновлення тонкостінних гідротехнічних споруд і водопропускних споруд автодоріг; Застосувалися методики механіки руйнування для аналізу тріщиностійкості бетону, метод акустичної емісії, мікроскопія, аналіз технологічної пошкодженності бетону, аналіз залишків від кореляційної лінійної функції впливу Ц/В і компютерний пошук оптимальних складів модифікованих композитів. Сформульована робоча гіпотеза дослідження: за рахунок комплексної модифікації бетону кольматуючою добавкою, пластифікатором, наповнювачем і полімерною фіброю можна отримати бетони підвищеної водонепроникності, морозостійкості і тріщиностійкості для тонкостінних гідротехнічних конструкцій. У серії А використовувалася фібра Fibermesh (далі - фібра А) діаметром 200 мкм і довжиною 13 мм, у серії В - фібра Baukon (далі - фібра В) з діаметром 19 мкм і довжиною 12 мм.Аналіз впливу факторів складу на технологічні властивості бетонної суміші показав, що її водопотреба підвищується при введенні волокон полімерної фібри. Результати натурних експериментів і ЕС-моделювання показали, що при введенні наповнювача (меленого піску) міцність бетонів і фібробетонів при стиску у водонасиченому стані підвищується на 10-15 МПА, а міцність на розтягування при згині на 1 МПА. Застосування до 1.2 кг фібри на 1 м3 бетону підвищує міцність на розтягування при згині на 1-1.5 МПА. Показано, що зміна міцності при стиску за рахунок введення фібри обумовлюється переважно зміною Ц/В суміші, а позитивна роль наповнювача і дисперсного армування після урахування їх впливу на водопотребу простежується більш явно. Вивчення роботи фібробетонів методом акустичної емісії показало, що введення волокон фібри збільшує стійкість до мікротріщиноутворення, підвищуючи опір до деструкції.
Вывод
1. Розроблені оптимальні склади модифікованих дрібнозернистих фібробетонів підвищеної міцності (Rb ? 80 МПА, Rbt ? 9 МПА), водонепроникності (W18…20), морозостійкості (до F600) і тріщиностійкості (К1С ? 0.65 МПА?м0.5) для тонкостінних конструкцій гідротехнічних споруд водогосподарського призначення.
2. Аналіз впливу факторів складу на технологічні властивості бетонної суміші показав, що її водопотреба підвищується при введенні волокон полімерної фібри. За рахунок застосування пластифікатора і оптимізації складу фібробетонів можна забезпечувати В/Ц відношення не вище 0.30 при рухливості суміші ОК від 16 до 18 см.
3. Результати натурних експериментів і ЕС-моделювання показали, що при введенні наповнювача (меленого піску) міцність бетонів і фібробетонів при стиску у водонасиченому стані підвищується на 10-15 МПА, а міцність на розтягування при згині на 1 МПА. Застосування до 1.2 кг фібри на 1 м3 бетону підвищує міцність на розтягування при згині на 1-1.5 МПА.
4. Вплив факторів складу на властивості фібробетону проаналізовано по залишках від кореляційної лінійної функції впливу Ц/В поза звязком з водопотребою рівнорухомих сумішей. Показано, що зміна міцності при стиску за рахунок введення фібри обумовлюється переважно зміною Ц/В суміші, а позитивна роль наповнювача і дисперсного армування після урахування їх впливу на водопотребу простежується більш явно.
5. Морозостійкість композиту за рахунок застосування дисперсного армування підвищується на 100-150 циклів, при введенні наповнювача на 100 циклів.
Максимальна морозостійкість фібробетону перевищує марку F600. Водонепроникність всіх досліджених складів знаходиться в межах від W14 до W20. При введення наповнювача водонепроникність підвищується не менше, ніж на одну марку.
6. Застосування фібри і меленого піску підвищує стійкість композиту до динамічних дій. Фібробетони з наповнювачем мають в три рази більшу ударостійкість і на 40% більшу тріщиностійкість, ніж бетони аналогічних складів без фібри і наповнювача.
7. Вивчення роботи фібробетонів методом акустичної емісії показало, що введення волокон фібри збільшує стійкість до мікротріщиноутворення, підвищуючи опір до деструкції. Наявність в структурі наповнювача (меленого піску) та фібри покращує експлуатаційні характеристики бетону шляхом зниження кількості мікродефектів, що формуються на стадії твердіння зразка, а також за рахунок полегшення релаксації матеріалу під розтягуючим навантаженням.
8. Результати досліджень впроваджено у виробництво. Розроблені і затверджені Держводгоспом України Регламент з технології приготування і застосування модифікованого бетону для гідротехнічних споруд меліорації і водопропускних споруд автодоріг із застосуванням полімерної фібри, а також Регламент з приготування високорухомих бетонних сумішей для ремонту тонкостінних гідротехнічних споруд. Розроблені в рамках даної роботи склади модифікованих фібробетонів і Регламенти використовувалися при відновленні бетону тонкостінних залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд. Отримано патент України на бетонну суміш з наповнювачем (меленим піском) і полімерною фіброю.
Основні положення дисертації публіковано у роботах
2. Регламент з технології приготування та використання бетонів для гідротехнічних споруд меліорації, водопропускних споруд автодоріг з використанням полімерної фібри. Державний комітет водного господарства України, 2006 р. / Мішутін А.В., Кровяков С.О., Белявський Ю.В., Гапоненко К.О. - здобувач розробляв технології приготування модифікованого фібробетону.
3. Регламент з приготування високорухомих бетонних сумішей для ремонту тонкостінних гідротехнічних споруд. Державний комітет водного господарства України, 2007 р./ Мішутін А.В., Кровяков С.О., Белявський Ю.В., Гапоненко К.О - здобувач розробляв технології приготування модифікованого бетону
4. Мишутин А.В. Применение полимерной фибры для тонкостенных конструкций гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин, Е.А. Гапоненко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 25 - Одеса: вид-во ЗРС, 2007, - С. 227-231. - здобувач проводив експериментальні роботи, побудову математичних моделей технологічних і фізико-механічних властивостей.
5. Мишутин А.В. Влияние дисперсного армирования полимерными фибрами и наполнителя на свойства бетона для тонкостенных конструкций / А.В. Мишутин, С.А. Кровяков, Е.А. Гапоненко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 27 - Одеса: Місто майстрів, 2007, - С. 246-251. - здобувач проводив побудову і інтерпретацію математичних моделей властивостей фібробетонів.
6. Гапоненко К.О. Вплив наповнювача та дисперсного армування полімерними фібрами на властивості бетону для тонкостінних конструкцій, які експлуатуються в вологому середовищі / К.О. Гапоненко, А.В. Мішутін, С.О. Кровяков // Шляхи підвищення надійності проектування, будівництва та експлуатації гідротехнічних споруд меліорації. Мат-ли науково-практичного семінару „Структура, властивості та склад бетону” - Киев: Поліпром, 2007. - С. 37-43. - здобувач проводив графічний аналіз вплив наповнювача та дисперсного армування на властивості фібробетонів.
7. Мишутин А.В. Влияние модификаторов на структуру и свойства бетонов для тонкостенных гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин, Е.А. Гапоненко, С.А. Кровяков // Прогрессивные технологии в современном строительстве - Новосибирск, НГАУ, 2008 - С. 133-136. - здобувач проводив аналіз структури і властивостей фібробетонів.
8. Гапоненко Е.А. Мелкозернистые бетоны повышенной водонепроницаемости для тонкостенных железобетонных конструкций / Е.А. Гапоненко // Дороги і мости. Випуск 10: Збірка наукових статей - Київ: ДЕРЖДОРНДІ, 2008. - С. 65-70. - здобувач проводив експериментальний аналіз водонепроницаемости композитів.
9. Гапоненко Е.А. Учет изменения Ц/В смеси равной подвижности при оценке влияния состава фибробетона на его прочность / Е.А. Гапоненко, С.А. Кровяков, А.В. Мишутин // Мат-лы 47-го междун. сем. MOK?47. - Одесса: Астропринт, 2008. - С. 64-68. - здобувач займався проведенням обчислювального експерименту.
10. Гапоненко Е.А. Фибробетоны повышенной морозостойкости, водонепроницаемости и стойкости к динамическим воздействиям / Е.А. Гапоненко, А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 29 - Одеса: вид-во ЗРС, 2008, - С. 64-70. - здобувач розробляв оптимальні склади фібробетонів.
11. Гапоненко Е.А. Мелкозернистые дисперсно-армированные бетоны повышенной водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости для гидротехнических сооружений мелиорации / Е.А. Гапоненко, 12. А.В. Мишутин, С.А. Кровяков // Мат-ли науково-практичного семінару «Бетони і розчини з використанням ефективних добавок та відходів промисловості» - Київ: Полипром, 2008. - С. 59-64. - пошукувач проводив аналіз експериментально-статистичних моделей властивостей композитів.