Аналіз режиму вібровакуумування золошлакових бетонних сумішей. Опрацювання технології виробів на основі дрібнозернистих бетонів. Поліпшення якості вакуумбетону за рахунок добавки електроліту в невеликій кількості в цементне тісто при його приготуванні.
Аннотация к работе
Одним зі шляхів вирішення цієї проблеми є використання золошлакових сумішей у будівництві як заповнювачів для бетонів. Виробничою практикою доведено, що використання вібровакуумної обробки бетонних сумішей під час формування збірних виробів і зведення конструкцій з монолітного бетону надає можливість усунути проблему водопотреби заповнювачів і, відповідно, істотно поліпшити якість бетону (за міцністю, морозостійкістю та ін.). Такі показники істотно підвищуються для бетонів на основі золошлакових сумішей, які як заповнювачі мають дуже високу водопотребу. Дисертаційна робота повязана з науково-дослідними роботами кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій Придніпровської державної академії будівництва та архітектури "Розробка нових ефективних матеріалів і виробів на основі вторинних продуктів різних галузей народного господарства", номер державної реєстрації 010 4 U 000238 (строк виконання - 2005 р.) і "Розробка енергозберігаючих технологій будівельних матеріалів і виробів на основі вторинних матеріальних ресурсів", номер державної реєстрації 010 6 U 002023 (строк виконання - 2006-2007 рр.). Для досягнення поставленої мети в роботі вирішуються такі задачі: - розробка основ теорії ущільнення золошлакових бетонних сумішей вібровакуумуванням;Постійно зростаючі запаси цих сировинних матеріалів могли б значно знизити існуючий дефіцит заповнювачів бетону, але непостійний зерновий склад золошлакових сумішей у різних місцях відвалу утрудняє використання їх як заповнювачів, крім цього багатокомпонентність даних сумішей ускладнює вибір раціонального складу бетону на їх основі. Витрати цементу при використанні золошлакової суміші часто виявлялися вищими, ніж за умови виготовлення бетонів тих же характеристик на традиційних заповнювачах, а, як відомо, цей показник є одним із критеріїв, за якими судять про ефективність нових розробок, у тому числі спрямованих на використання в будівництві відходів промисловості. На підставі аналізу раніше виконаних робіт зроблено висновок, що для забезпечення масового використання у виробництві бетонів із золошлакових сумішей необхідне вирішення ряду задач: - розробка технології бетонів на основі золошлакових відходів, що дозволить високоефективно керувати водопотребою бетонної суміші в процесі формування бетонних і залізобетонних виробів; У другому розділі викладено дані про матеріали, обладнання та методики, використані автором при лабораторних дослідженнях бетонної суміші, бетону та режимів формування бетонних виробів. Як і передбачалося, добавка електроліту в невеликій кількості сприяє деякому підвищенню рухомості бетонної суміші, значно збільшує кількість видаленої води, підвищує щільність вакуумбетону, при цьому міцність такого бетону збільшується на 10...12% у порівнянні з бетоном без такої добавки.Наукові дані, отримані автором в результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень, забезпечують суттєве підвищення фізико-механічних властивостей бетонів та їх довговічність, зменшення металоємності (матеріалоємності) та енергоємності технології, зниження витрат цементу, підвищення продуктивності праці. Вібровакуумна обробка рухомих дрібнозернистих золошлакових бетонних сумішей сприяє зниженню деформацій усадки й набухання в бетоні в 3...4 рази, зменшенню швидкості й величини капілярного водопоглинення в кілька разів у порівнянні з віброущільненим бетоном, що характеризує підвищену довговічність вакуумбетонів. Вони свідчать про вищу ступінь гідратації вяжучого в бетонах, ущільнених вакуумуванням (вібровакуумуванням) у порівнянні з бетонами із жорстких бетонних сумішей, ущільнених вібраційним способом. Показано, що в бетонах, ущільнених вакуумуванням, кількість непрореагованих з водою клінкерних мінералів є набагато меншою, ніж у бетонів із жорстких сумішей. Дослідженням мікроструктури дрібнозернистих золошлакових бетонів доведено, що бетон, ущільнений вакуумуванням, має меншу загальну пористість (капілярні й контракційні пори, пори гелю) у порівнянні з пористістю віброущільненого бетону із жорстких бетонних сумішей.
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що виявляється в розробці науково-технічних засад технології вібровакуумованих дрібнозернистих золошлакових бетонів. Зроблено суттєвий внесок в теорію вібровакуумування бетонних сумішей.
Наукові дані, отримані автором в результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень, забезпечують суттєве підвищення фізико-механічних властивостей бетонів та їх довговічність, зменшення металоємності (матеріалоємності) та енергоємності технології, зниження витрат цементу, підвищення продуктивності праці.
2. Отримано рівняння вакуумної обробки бетонної суміші в частинних похідних. Шляхом розвязання цього рівняння при відповідних початкових і граничних умовах отримано залежності для визначення поля тиску в ущільнюваній бетонній суміші, тривалості вакуумування, а також кількості й швидкості видалення води в процесі вакуумної обробки. Експериментальна перевірка залежностей, отриманих на підставі теоретичних досліджень, показала велику збіжність результатів. Виявлені закономірності мають принципове значення для розробки раціональних режимів вібровакуумування.
3. Теоретично обґрунтовано й експериментально підтверджено можливість поліпшення якості вакуумбетону шляхом стиску дифузійного шару на частинках твердої фази за рахунок добавки електроліту в бетонну суміш під час її приготування. Така добавка дозволяє збільшити кількість видаленої води при вакуумуванні (вібровакуумуванні), скоротити тривалість вакуумної обробки, підвищити щільність та міцність вакуумбетону в порівнянні з вакуумуванням бетонних сумішей без такої добавки.
4. Доведено, що для вакуумбетону існує оптимальна рухомість вихідної бетонної суміші, що сприяє найбільш компактному розміщенню складових бетонної суміші в процесі вакуумування (досягається найбільша щільність). Така рухомість суміші зростає в міру зниження витрат цементу. Кількість видаленої під час вакуумування води, за інших рівних умов, залежить від початкового її вмісту, водоутримуючої здатності бетонної суміші й зменшується в міру збільшення витрат цементу (з 110 до 75 л/м3).
5. Результатами досліджень основних властивостей вібровакуумованих золошлакових бетонів підтверджено отримані раніше висновки про високу їх ефективність. Вібровакуумування при раціональному режимі забезпечує більший ступінь ущільнення рухомих золошлакових бетонних сумішей у порівнянні з віброущільненням жорстких сумішей. Міцність золошлакового вакуумбетону в середньому вища міцності віброущільненого бетону з рухомої суміші на 6...10 МПА або на 60...100% (залежно від витрат цементу). У разі отримання рівноміцних бетонів з рівнорухомих сумішей витрата цементу у вакуумбетоні нижча на 20...30% (на 70...100 кг/м3) у порівнянні з віброущільненими.
6. Вібровакуумна обробка рухомих дрібнозернистих золошлакових бетонних сумішей сприяє зниженню деформацій усадки й набухання в бетоні в 3...4 рази, зменшенню швидкості й величини капілярного водопоглинення в кілька разів у порівнянні з віброущільненим бетоном, що характеризує підвищену довговічність вакуумбетонів.
7. Вібровакуумування надає можливість підвищити морозостійкість дрібнозернистих золошлакових бетонів у 2 рази в порівнянні з морозостійкістю віброущільнених бетонів із жорстких сумішей. Переконливо доведена можливість отримання бетонів марки F100 і вище на основі золошлакових сумішей (при помірних витратах цементу). Це досягнуто за рахунок високоефективного ущільнення золошлакових бетонних сумішей вібровакуумуванням і більш високого ступеня гідратації вяжучого в вакуумбетоні в порівнянні з віброущільненим бетоном.
8. Отримані дериватограми розчинної складової дрібнозернистих золошлакових бетонів, ущільнених при різних режимах і способах, переконливо підтверджують раніше отримані результати досліджень. Вони свідчать про вищу ступінь гідратації вяжучого в бетонах, ущільнених вакуумуванням (вібровакуумуванням) у порівнянні з бетонами із жорстких бетонних сумішей, ущільнених вібраційним способом. Ці результати досліджень підтверджено й рентгеноструктурним аналізом. Показано, що в бетонах, ущільнених вакуумуванням, кількість непрореагованих з водою клінкерних мінералів є набагато меншою, ніж у бетонів із жорстких сумішей. Дослідженням мікроструктури дрібнозернистих золошлакових бетонів доведено, що бетон, ущільнений вакуумуванням, має меншу загальну пористість (капілярні й контракційні пори, пори гелю) у порівнянні з пористістю віброущільненого бетону із жорстких бетонних сумішей.
9. Перевіркою експериментальних даних, отриманих у лабораторних умовах, на виробництві доведено, що внаслідок застосування вібровакуумної обробки золошлакових бетонних сумішей при формуванні виробів міцність бетону підвищується практично у 2 рази. Надано можливість використовувати існуюче технологічне обладнання без принципових конструктивних змін, здійснювати негайну розпалубку відформованих виробів, що істотно зменшує металоємність технології.
10. На підставі отриманих результатів досліджень, використовуючи сучасне вакуумне обладнання, розроблена і впроваджена вакуумна технологія виготовлення блоків бетонних для стін підвалів на основі золошлакових сумішей, яка забезпечує підвищення продуктивності, дозволяє одержувати вироби високої якості (за міцністю, морозостійкістю та ін.).
Впровадження розробок дозволило знизити собівартість 1м3 бетону виробу на 14%. Економічний ефект від розробленої технології вібровакуумованих дрібнозернистих золошлакових бетонів при виробництві 2000 м3 виробів на рік склав 62806,5 грн у цінах 2006 р. (без урахування підвищення морозостійкості й, відповідно, довговічності виробів).
Особистий внесок автора: виконані лабораторні дослідження основних властивостей віброущільнених і вібровакуумованих бетонів.
2. Сторожук Н.А., Павленко Т.М., Дехта Т.Н. Проблема использования золы ТЭС в технологии бетона // Вісн. Придніпр. держ. акад. будва та архіт. - 2006. - №2. - С. 41-49.
Особистий внесок автора: виконано критичний аналіз існуючих способів і технологій використання золошлакових сумішей ТЕС при виробництві будівельних виробів і конструкцій, виконано експериментальні дослідження.
3. Сторожук Н.А., Павленко Т.М. Совершенствование технологии вибровакуумированных золобетонов // Строительство, материаловедение, машиностроение. Сб. науч. тр. Сер.: Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения. - Д.: ПГАСА, 2006. - Вып. 37. - С. 469-476.
Особистий внесок автора: експериментально доведена можливість поліпшення якості вакуумбетону за рахунок стиску подвійного електричного шару на складових твердої фази при ущільненні його вібровакуумуванням.
4. Сторожук Н.А., Дехта Т.Н., Павленко Т.М. Эффективный способ использования золошлаковых смесей ТЭС в строительстве // Новини науки Придніпровя. Сер.: Інженерні дисципліни. - 2006. - №2. - С. 42-45.
Особистий внесок автора: виконані експериментальні дослідження щільності та міцності віброущільнених і вібровакуумованих золобетонів.
5. Сторожук Н.А., Павленко Т.М., Дехта Т.Н., Фролова Т.Ф. Вторичные минеральные ресурсы Приднепровья в технологии бетонов и строительных растворов // Новини науки Придніпровя. Сер.: Інженерні дисципліни. - 2006. - №4. - С. 14-23.
Особистий внесок автора: виконані експериментальні дослідження впливу добавки електроліту на властивості вібровакуумованих золобетонів.
6. Пат. 17704 UA, МПК С04В 7/28. Спосіб виготовлення виробів із бетонних сумішей. М.А. Сторожук, Т.М. Дехта, Т.М. Павленко, С.О. Ликова. - №2006 03237; Заявлено 27.03.2006; Опубліковано 16.10.2006; Бюл. №10 - 4 с.
Особистий внесок автора: участь у лабораторних дослідженнях властивостей бетонних сумішей і бетонів, виготовлених за розробленим способом.
7. Сторожук Н.А., Павленко Т.М. Теоретические основы уплотнения бетонных смесей вакуумированием // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. В. Лазаряна. - 2007. - Вип. 15. - С. 209-212.
Особистий внесок автора: виконаний аналіз механізму ущільнення бетонних сумішей вакуумуванням і вібровакуумуванням та установлені основні фактори, що принципово впливають на цей процес.
8. Сторожук Н.А., Павленко Т.М. Морозостойкость виброуплотненных и вибровакуумированных золобетонов // Зб. наук. пр. Луган. нац. аграр. ун-ту. Сер.: Техн. науки. - Луганськ: Вид-во ЛНАУ, 2007. - №71 (94). - С. 384-388.
Особистий внесок автора: обробка результатів випробувань на морозостійкість віброущільнених і вібровакуумованих золобетонів.
9. Сторожук М.А., Павленко Т.М., Дехта Т.М., Фролова Т.Ф. Вібровакуумовані бетони на вторинних мінеральних ресурсах // Вісн. Придніпр. держ. акад. будва та архіт. - 2007. - №6. - С. 16-21.
Особистий внесок автора: запропоновані заходи щодо ефективного використання золошлакових сумішей в технології бетонів.
10. Сторожук Н.А., Павленко Т.М., Фролова Т.Ф. Вибровакуумированный золошлакобетон // Шляхи підвищення надійності проектування, будівництва та експлуатації гідротехнічних споруд меліорації: Матеріали VI науково-практ. семінару "Структура, властивості та склад бетону". - К., 2007. - С. 156-163.
Особистий внесок автора: досліджені основні властивості вібровакуумованих бетонів на основі золошлакових сумішей ТЕС.
11. Сторожук Н.А., Павленко Т.М., Романченко В.В. Вибровакуумированные мелкозернистые золошлаковые бетоны // Строительство, материаловедение, машиностроение. Сб. науч. тр. Сер.: Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения. - Д.: ПГАСА, 2007. - Вып. 43. - С. 537-543.
Особистий внесок автора: запропоновано ефективну технологію використання золошлакових сумішей ТЕС у будівництві, що дозволяє одержувати дрібнозернисті золошлакові бетони підвищеної міцності й довговічності.
12. Пат. 24116 UA, МПК С04В 7/28. Спосіб виготовлення виробів із золобетонних сумішей. М.А. Сторожук, Т.М. Дехта, Т.М. Павленко. - №2006 12734; Заявлено 04.12.2006; Опубліковано 25.06.2007; Бюл. №9 - 4 с.
Особистий внесок автора: участь у лабораторних дослідженнях властивостей золобетонних сумішей і золобетонів, виготовлених за розробленим способом.