Характеристика високоміцних арболітів для ремонту та відновлення залізобетонних конструкцій. Аналіз забезпеченням стабільності основних показників якості шляхом використання портландцементу. Основоположні модифікації сульфатзалізовміщуючого комплексу.
Аннотация к работе
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ МІНРЕГІОНБУДУ УКРАЇНИ УДК 691.32.001 дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі технології будівельних конструкцій і виробів Київського національного університету будівництва і архітектури та у відділі технології виготовлення залізобетонних конструкцій Державного науково-дослідного інституту будівельних конструкцій, Мінрегіонбуду України. Науковий керівник - Доктор технічних наук, професор Шейніч Леонід Олександрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри технології будівельних конструкцій і виробів Офіційні опоненти - Доктор технічних наук, професор Барабаш Іван Васильович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедри міського будівництва і господарства Кандидат технічних наук Гончар Вадим Петрович, ТОВ «Фомальгаут-Полімін», м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м.Відомо, що цементи, які містять залізовміщуючі сполуки мають більшу корозійну стійкість ніж цементи з алюмінатними сполуками. дослідити взаємодію поверхневоактивних речовин з сульфатзалізовміщуючими добавками з цементом на їх основі; Це забезпечує інтенсивну гідратацію портландцементного клінкеру з одержанням високоміцного цементу (ГІР-2) та бетонів на його основі з високими фізико-механічними показниками, які дозволяють застосовувати такі бетонні суміші для ремонтних робіт; показано, що в ряду суперпластифікаторів (полікарбоксилатного (SVC 5-600), акрилатного (SR-3), нафталінформальдегідного (C-3)) застосування полікарбоксилатної добавки в бетонних сумішах з ГІР-2 дозволяє найбільш ефективно керувати процесом структуроутворення бетонної суміші та бетону, на противагу застосуванню бетонних сумішей без активізатора, де застосування акрилатних добавок є найбільш ефективним; виявлено вплив різних добавок (суперпластифікаторів) сумісно з мінеральними добавками (мікрокремнеземом, золою) на властивості бетонної суміші та бетону.Це забезпечує інтенсивну гідратацію високоміцного цементу (ГІР-2) і бетонів на його основі з високими фізико-механічними характеристиками та дозволяє застосовувати такі бетонні суміші для ремонтних робіт. Досліджено вплив різних видів суперпластифікаторів (нафталін формальдегідний, акриловий, полікарбоксилатний) і доведено, що застосування полікарбоксилатної добавки в бетонних сумішах з ГІР-2 дозволяє найбільш ефективно керувати структуроутворенням бетонної суміші та бетону, на противагу бетонним сумішам без активізатора, де найбільш ефективно застосування акрилатних добавок. Так, для бетонних сумішей на ГІР-2 оптимальна кількість мікрокремнезему складає - 17%, золи - 12% від маси цементу, в той час як для аналогічних складів бетонів на портландцементі оптимальний вміст добавок складав для мікрокремнезему - 15%, для золи - 10%. Така бетонна суміш має певні цінні властивості: низький вміст втягнутого повітря V = 2,1%;, мінімальну розшарованість, менше 3%, життєздатність протягом 120 хвилин, а бетон на основі цієї суміші - підвищену адгезію - 2,8 МПА, модуль пружності 42,2 ? 10-3 МПА, усадку до 0,16 мм на 126 добу. Розраховано економічну ефективність використання запропонованого ремонтного складу бетону на основі реальної можливості зменшення терміну проведення ремонтних робіт з 7 до 5 діб та вартості запропонованого ремонтного складу бетону, за допомогою якого відновлювали деформаційні шви, що сприяло прискоренню відновлення руху автотранспорту.
Вывод
1. Теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість створення ефективних високоміцних бетонів для ремонту та відновлення залізобетонних конструкцій з пластифікованих високорухомих бетонних сумішей на основі портландцементу з сульфатзалізовміщуючими добавками (ГІР-2). Так, завдяки встановленій сумісності полікарбоксилатного суперпластифікатора із залізовміщуючим активізатором тверднення запропоновані бетони з високорухомих сумішей на 28 добу мають міцність більше 110 МПА.
2. За допомогою комплексу фізико-хімічних методів досліджень встановлено, що активізатор тверднення, який містить сульфат заліза, випалену глину, піддається більш високому ступеню диспергації поверхнево-активними речовинами, в тому числі суперпластифікаторами ніж алюмінати кальцію. Це забезпечує інтенсивну гідратацію високоміцного цементу (ГІР-2) і бетонів на його основі з високими фізико-механічними характеристиками та дозволяє застосовувати такі бетонні суміші для ремонтних робіт.
3. Досліджено вплив різних видів суперпластифікаторів (нафталін формальдегідний, акриловий, полікарбоксилатний) і доведено, що застосування полікарбоксилатної добавки в бетонних сумішах з ГІР-2 дозволяє найбільш ефективно керувати структуроутворенням бетонної суміші та бетону, на противагу бетонним сумішам без активізатора, де найбільш ефективно застосування акрилатних добавок.
4. Встановлено, що дія суперпластифікаторів акрилатної та полікарбоксилатної природи залежить від їх сумісності з мінералами портландцементу. Показано, що застосування полікарбоксилатного суперпластифікатора найбільш ефективно для активізатора тверднення як за рахунок значного стеричного ефекту, (це призводить до диспергації вихідних сульфатів заліза), так і за рахунок утворення дрібнокристалічної щільної структури змішаних гідросульфоалюмоферитів кальцію, на противагу утворенню дрібнопористої структури з алюмінатних сполук.
5. Встановлено, що ефективність мінерального компонента (мікрокремнезем, зола) комплексної добавки при її застосуванні в бетонних сумішах залежить від мінералогії цементу. Так, для бетонних сумішей на ГІР-2 оптимальна кількість мікрокремнезему складає - 17%, золи - 12% від маси цементу, в той час як для аналогічних складів бетонів на портландцементі оптимальний вміст добавок складав для мікрокремнезему - 15%, для золи - 10%. Ефективність введення більшої кількості високодисперсних мінеральних добавок для цементу ГІР-2 пояснюється утворенням у ньому при твердненні залізовміщуючих гідратних сполук з високою питомою поверхнею, що потребує відповідно більшої кількості мінеральних добавок для укриття гідратних новоутворень.
6. Розроблено склади бетонних сумішей на основі цементу ГІР-2 і запропонованої комплексної добавки, введення якої дозволяє одержати з високорухливих бетонних сумішей штучний камінь з високими характеристиками міцності, більше 30 МПА на 3 добу. Найбільш ефективним є застосування комплексної добавки, яка складається з полікарбоксилатного суперпластифікатора 2,4% та мікрокремнезему 17% або полікарбоксилатного суперпластифікатора 2,4% та золи-виносу 12%.
7. Розроблено і оптимізовано склад високоміцного бетону, що включає цемент ГІР-2 та комплексну добавку (полікарбоксилатний суперпластифікатор SVC 5-600 зола). Така бетонна суміш має певні цінні властивості: низький вміст втягнутого повітря V = 2,1%;, мінімальну розшарованість, менше 3%, життєздатність протягом 120 хвилин, а бетон на основі цієї суміші - підвищену адгезію - 2,8 МПА, модуль пружності 42,2 ? 10-3 МПА, усадку до 0,16 мм на 126 добу.
8. Запропоновано технологію ремонту залізобетонних конструкцій з застосуванням бетону на основі ГІР-2 та суперпластифікатора SVC 5-600 яка включає такі операцій: 1) приготування ремонтної бетонної суміші, 2) очищення зруйнованих місць залізобетонних конструкцій (обдуванням стислим повітрям), 3) нанесення цементно полімерного клею для кращої адгезії, 4) встановлення опалубки та інших допоміжних елементів, 5) вкладання бетонної суміші її ущільнення, 6) догляд за бетоном відновленої конструкції.
Впроваджено дослідний бетон для ремонту конструкції мосту “Південний” через річку Дніпро в місті Києві є технологічним, з керованим терміном тужавлення і відсутністю видимого розшарування. Встановлено, що застосування високоміцних безусадних бетонів дозволяє підсилити залізобетонні конструкцій та підвищити термін їх експлуатації.
9. Розраховано економічну ефективність використання запропонованого ремонтного складу бетону на основі реальної можливості зменшення терміну проведення ремонтних робіт з 7 до 5 діб та вартості запропонованого ремонтного складу бетону, за допомогою якого відновлювали деформаційні шви, що сприяло прискоренню відновлення руху автотранспорту. Економічний ефект від застосування 4 м3 бетонної суміші склав 84 902 грн.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ
1. Шейніч Л.О., Попруга П.В. Високоміцні бетони на основі портландцементу, модифікованого сульфатзалізовміщуючою добавкою для ремонту та відновлення залізобетонних конструкцій // Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-технічний збірник - К.: НДІБК, 2007. - Вип. 67. - С.492-499.
2. Шейніч Л.О., Попруга П.В., Кошелев О.В. Властивості деяких хімічних добавок до бетонів // Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. - К.: НДІБК, 2005. - Вип.62. - С.76-84.
3. Шейнич Л.О., Попруга П.В. Высокопрочные бетоны на железосодержащем цементе для ремонта и восстановления объектов строительства // Сборник научных трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. - Выпуск 35. - Днепропетровск: ПГАСИА, 2005. - С.91-93.
5. Шейніч Л.О., Попруга П.В., Кошелев О.В. Вплив суперпластифікаторів на основі модифікованого полікарбоксилату на властивості бетону // Зб. Наук. пр. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. - Випуск 4(28) ч.2. - Рівне, 2004. - С.165-170.
6. Шейніч Л.О., Попруга П.В., Кошелев О.В. Вплив суперпластифікатора на основі модифікованого акрилового полімеру на властивості бетону // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - Одеса, 2004. - №15. - С.330-338.
7. Попруга П.В., Шейніч Л.О., Кошелєв О.В., Анопко Д.В. Аналіз властивостей щебеню деяких карєрів Украйни // Бетон и железобетон в Украине. Научно-технический и производстенный журнал. 2005. №3(25) - С.17-18.
8. Шейніч Л.О., Попруга П.В. Високоміцні безусадні бетони на основі залізовміщуючого цементу для ремонту та відновлення обєктів будівництва // Материалы к 45-ому международному семенару “Моделированиеи оптимизация в материаловедении” (МОК"45). - Одесса: Астропринт, 2006. - С.107-108.
9. Шейніч Л.О., Попруга П.В. Тепловиділення та пластична міцність бетонних сумішей на основі цементу ГІР-2 // Матеріали V науково-практичного семінару “Структура, властивості та склад бетону”. - Рівне, 2006. - С.197-202.