Нормативные ссылки в настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты. Гост 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний. Москва: Изд-во стандартов, 2015. 24 с. Гост 24211-2008



Дата21.02.2020
өлшемі27.46 Kb.
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты. 1. ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний. Москва: Изд-во стандартов, 2015. 24 с. 2. ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 2011. 11 с. 3. ГОСТ 30459-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности. Москва: Изд-во стандартов, 2011. 14 с. 4. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. Москва: Госстрой СССР, 1976. 6 с. 5. ГОСТ 31108-2016. Цементы общестроительные. Технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 2011. 38 с. 6. ГОСТ 7473-2010. Смеси бетонные. Технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 2012. 16 с. 7. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 1995. 12 с. 8. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний. Москва: Изд-во стандартов, 1995. 12 с. 9. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. Москва: Изд-во стандартов, 2011. 67 с. 10. ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 2011. 7 с.

Термины и определения В настоящих Методических рекомендациях применены термины по ГОСТ 7473, ГОСТ 24211, ГОСТ 26633, ГОСТ 30515, а также следующие термины с соответствующими определениями. Бетон: искусственный камневидный строительный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной и уплотненной бетонной смеси. Бетон тяжелый: бетон плотной структуры средней плотности более 2000 до 2500 кг/м3 включительно на цементном вяжущем и плотных крупном и мелком заполнителях. Бетон мелкозернистый: бетон плотной структуры средней плотностью более 2000 до 2500 кг/м3 включительно на цементном вяжущем и плотном мелком заполнителе. Бетонная смесь: готовая к применению перемешанная однородная смесь вяжущего, заполнителей и воды с добавлением или без добавления химических и минеральных добавок, которая после уплотнения, схватывания и твердения превращается в бетон. Вяжущее: порошкообразный материал, после затворенния водой, либо специальным раствором, затвердевающий в прочное камнеобразное тело. Гидратная вода: количество воды, необходимое для процесса гидратации минералов вяжущего в бетоне. Добавка: органическое или неорганическое вещество, вводимое в смеси в процессе их приготовления с целью направленного регулирования их технологических свойств и/или строительно-технических свойств бетонов и растворов, и/или придания им новых свойств. Заполнитель мелкий: заполнитель бетона, полученный из минерального сырья в результате промышленной переработки с максимальным размером зерна до 5 мм. 8 Заполнитель крупный: заполнитель бетона, полученный из минерального сырья в результате промышленной переработки с размером зерна более 5 мм. Минеральная добавка: дисперсная неорганическая добавка природного или техногенного происхождения. Полифункциональная добавка: добавка, обладающая двумя или несколькими основными эффектами действия. Пластифицирующая добавка: специально синтезированная в заводских условиях химическая добавка, увеличивающая подвижность бетонной смеси. Основной эффект действия добавки: эффект, характеризующий основное назначение добавки. Цемент: порошкообразный строительный вяжущий материал, который обладает гидравлическими свойствами, состоит из клинкера и, при необходимости, гипса или его производных добавок.



ВВЕДЕНИЕ Ужесточение требований к безопасности зданий и сооружений привело к необходимости повышения показателей физико-технических свойств и долговечности строительных материалов, применяемых при строительстве, реконструкции и ремонте. Известно, что цементные бетоны, наиболее широко применяемые среди всех других материалов, обладая высокой прочностью на сжатие, имеют сравнительно низкие показатели прочности при растяжении и изгибе, трещиностойкости. Успехи бетоноведения в конце ХХ-го века обеспечили возможность получения высокопрочных и высококачественных бетонов прочностью на сжатие 100 МПа и выше, необходимых при строительстве высотных зданий, платформ для нефтедобычи в морях и океанических шельфах и других уникальных сооружений. Однако при существенном повышении прочности бетонов на сжатие прочность высокопрочных бетонов на растяжение повышается незначительно, что снижает возможности и эффективность их применения [15]. В конструкциях новых архитектурных форм, оболочек, тонкостенных панелей со сложным рельефом, резервуарах; покрытиях взлетно-посадочных полос аэродромов, дорог, полов промышленных зданий; труб в водопропускных системах автомобильных дорог, коллекторов, тоннелей, мостов необходимы повышенные прочность на растяжение и изгиб, трещиностойкость, ударная вязкость, выносливость, морозостойкость, водонепроницаемость, износостойкость, низкая усадка. Актуальность работы. Для улучшения показателей перечисленных свойств бетонов применяются различные способы, одним из которых является дисперсное армирование бетона волокнами - стальными, стеклянными, базальтовыми, целлюлозными, синтетическими, углеродными и др. При введении в бетон волокна повышается прочность, поэтому фибру 11 можно классифицировать по ГОСТ 24211-2008 как добавка повышающая прочность бетона. Армированный дисперсными волокнами бетон называют фибробетоном. Актуальность проблемы фибробетонов в ее современной постановке существует более 3-х десятков лет и в последнее время приобретает особую актуальность в связи с необходимостью коренного улучшения качества при одновременном снижении материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости железобетонных конструкций, что отражено в перечне «Приоритетные направления развития науки и техники и критические технологии федерального уровня» и отвечает «Основным направлениям Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу», утвержденным президентом РФ в феврале 2002 г. Отличительными признаками фибробетонов являются высокая анизотропность и дискретность, что позволяет выделить их в самостоятельную и очень ценную группу конструкционных материалов с присущими только им особенностями структуры и свойств. Очевидные преимущества фибробетонов (многократное увеличение прочности, трещиностойкости, износостойкости и так далее) и кажущаяся легкость достижения желаемого результата предопределили в основном эмпирический характер исследований, что позволило накопить обширные экспериментальные данные для инженерной практики, но тем не менее не привело к созданию современной технологии, в полной мере отвечающей потенциалу прогрессивности, конкурентоспособности и экономичности дисперсного армирования, способного обеспечить значительные сдвиги в вопросах повышения эффективности строительной продукции [19]. Целью работы является изучение влияния фибры на физикомеханические характеристики бетона и разработка рекомендаций по изготовлению дисперсно-армированных конструкций. 12 Для выполнения поставленной цели были назначены следующие задачи: выполнить аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по вопросам состава и свойств дисперсно-армированного бетона для изготовления несущих железобетонных конструкций; подобрать и определить свойства сырьевых материалов; определить требования к бетону для несущих железобетонных конструкций; исследовать влияние вида, дисперсности и количества армирующих добавок на свойства бетонной смеси и бетона; разработать рецептурно-технологические рекомендации и технологическую схему производства дисперсно-армированного бетона. Научная новизна результатов исследований: предложен принцип оптимизации структуры фибробетона, заключающийся в том, что длина волокон фибры должна превышать максимальную крупность мелкого заполнителя более чем в 2 раза; дисперсное армирование позволяет получить однородную структуру бетона, армированную по всем направлениям, что приводит к увеличению его расчетных показателей (призменная прочность, коэффициент Пуассона, модуль упругости) и, как следствие, к повышению несущей способности бетонных конструкций. Практическая значимость работы. 1. Разработан состав тяжелого бетона, класса по прочности В30, в котором содержится базальтовое волокно в количестве не менее 2 кг/м3 (0,2 % об.), что обуславливает увеличение прочности при изгибе на 29 %, при раскалывании на 36 % по сравнению с бездобавочным составом, тем самым увеличивая несущую способность железобетонных конструкций. 13 2. Выявлено несоответствие рекомендуемых производителями дозировок фибры и диапазона, в котором волокна можно классифицировать как добавку, повышающую прочность при изгибе по ГОСТ 24211-2008. 3. Разработаны рецептурно-технологические параметры и технологическая схема производства дисперсно-армированного тяжелого бетона, включающая двух стадийное перемешивание пятикомпонетной смеси материалов. 4. Экспериментально установлены коэффициенты, необходимые для определения расчетных характеристик несущих конструкций из фибробетона: призменная прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона. По имеющимся результатам исследования апробация работы отсутствует. Публикации по работе. По результатам работы написана статья в научный журнал «Студенческий» научного издательства «СибАК» по теме: «Дисперсные волокна как добавка, повышающая прочность мелкозернистого бетона» Магасумова А.Т., Руднов В.С., Беляков В.А. // Студенческий: электрон. научн. журн. 2019. № 18(62). URL: https://sibac.info/journal/student/62/141164 (дата обращения: 17.05.2019).

ПОДБОР СОСТАВА САМОУПЛОТНЯЮЩЕЙСЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

На сегодняшний день одним из наиболее важных направлений экономики является строительная отрасль. Строительный комплекс бурно развивается и набирает обороты – в частности, жилищное строительство выходит на совершенно новый уровень. Приоритетным продолжают оставаться многоэтажные здания в железобетонном исполнении.

В связи с повсеместным масштабным потреблением требования к бетонам постоянно возрастают, традиционных методов и материалов для их приготовления недостаточно. Простой и эффективный способ изменения свойств бетона – введение специальных модификаторов и добавок, которые позволяют из рядовых сырьевых компонентов получать крепкий и долговечный композит с особенными свойствами.

Одним из перспективных результатов исследований стал самоуплотняющийся бетон. Самоуплотняющийся бетон представляет собой материал, который способен уплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя объем даже в густоармированных конструкциях.

Наиболее существенным их преимуществом по сравнению с обычными бетонными смесями является отказ от виброуплотнения, что в свою очередь уменьшает энергозатраты и экономит время; возможность качественно заполнять формы конструкций со сложной геометрией и высоким процентом армирования.

В лаборатории ТюмГАСУ проведен ряд экспериментов с целью получения самоуплотняющегося бетона повышенной эксплуатационной надежности и долговечности.

Для обеспечения высокой текучести и высокой устойчивости к расслаиванию был выполнен тщательный подбор исходных материалов и их пропорций.

Характеристика материалов:

– цемент Сухоложского цементного завода марки ЦЕМ I 42,5Б;

– мелкий заполнитель – кварцевый песок с модулем крупности Мк=2,0;

– крупный заполнитель – гранитный щебень фр. 2,5 – 10;

– микрокремнезем конденсированный – отходы производства ферросилиция Челябинского электрометаллургического комбината массовая, насыпная плотность – 210 кг/м3;

– добавка Basf Master Glenium ACE 430 – высокоредуцирующая, суперпластифицирующая добавка на основе эфира поликарбоксилата. Область применения: изготовление бетонной смеси любой подвижности от жестких до высокоподвижных, в том числе самоуплотняющиеся, производство товарных бетонных смесей с низким В/Ц.

Механизм действия данного суперпластификатора заключается в том, что частицы поликарбоксилатов адсорбируются на поверхности цементных зерен и сообщают им отрицательный заряд. В результате цементные зерна взаимно отталкиваются и приводят в движение цементный раствор. Дополнительно эти зерна удерживаются на расстоянии одно от другого еще и за счет длинных боковых цепей. Такой стерический (объемным) эффект дает возможность увеличить подвижность при снижении В/Ц, исключить водоотделение бетонной смеси. Так как именно уменьшение величины водоотделения приводит к повышению прочности поверхностного слоя бетонных изделий и снижению показателя истираемости.

Наиболее эффективно в бетонах применение комплексных добавок на основе суперпластификаторов и высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов техногенного происхождения, прежде всего микрокремнезема. Роль микронаполнителей многообразна: они являются подложками для синтеза новообразований, вступают в химические реакции с компонентами систем, становясь частицами, замедляющими процесс развития трещин.

Поэтому в целях увеличения стерического эффекта и уменьшения капиллярной пористости цементного камня в состав бетонной смеси вводился микрокремнезем (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав микрокремнезема, %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

C

S

90–92

0,68

0,69

0,85

1,01

0,61

1,23

0,98

0,26

Как и все пуццолановые материалы, микрoкремнезем вcтупает в реакцию c гидрooкиcью кальция Ca(OH)2, ocвобождаемой при гидратации пoртландцемента для oбразования вяжущих coединений. Oчень выcoкая чистoта и дисперсность МК спocoбствует более эффективной и быстрой реакции. При надлежащем рассеивании тысячи реактивных сферических микрочастиц окружают каждое зерно цемента, уплотняя цементный раствор, заполняя пустоты прочными продуктами гидратации и улучшая сцепление с заполнителями.

Применение микронаполнителей в технологии бетона позволяет попутно решать важную экологическую проблему – утилизировать ультрадисперсные отходы, которые в настоящее время складируются в специальные отвальные поля, загрязняя природные для культивации земли и атмосферу. Благодаря своему химическому составу использование этих отходов позволит снизить расход энергозатратного клинкерного цемента для бетона, заменить природные компоненты цемента и бетона.

В ходе выполнения эксперимента были проведены исследования влияния количества микрокремнезема в дозировках 5; 10; 15 % от массы цемента на прочностные показатели бетонного камня и его трещиностойкость (табл. 2).

Введение микрокремнезема в состав бетонной смеси позволяет получить систему цементной матрицы, устойчивую к внешним механическим воздействиям и, возникающим в ходе протекания химических реакций, внутренним напряжениям.

При изготовлении серии бетонных смесей с поликарбоксилатной добавкой Basf Master Glenium ACE 430 в количестве 0,6; 0,8; 1,0 % от массы цемента на начальном этапе оценивалось влияние добавки на диаметр расплыва при сохранении постоянства сырьевых компонентов состава. На втором этапе определялся редуцирующий эффект при единстве реологических характеристик бетонной смеси (табл. 3).

По результатам данного эксперимента можно сделать следующие выводы:

Таблица 2

Влияние добавки МК на прочность и трещиностойкость бетона



Количество добавки МК, % Ц

Прочность (возраст 28 суток), МПа

Коэффициент трещиностойкости, Кmp

Изгиб

Сжатие

0

3,3

32,1

0,103

5

4,8

39,4

0,122

10

7,6

42,7

0,178

15

11,5

58,0

0,21

15*

13,4

63,8

0,21

Примечание. * – возраст бетона 90 суток, при нормально-влажностном твердении.

Таблица 3

Исследование влияния добавки на реологические свойства бетонной смеси и прочностные свойства бетонного камня

Количество добавки, %

Диаметр расплыва, см

Редуцирующий эффект, %

Прочность при сжатии, МПа,

через, суток



1

3

7

28

0

-

-

8,0

18,9

40,0

48,0

0,6

52

2,1

12,5

34,4

47,0

51,3

0,8

61

8,4

17,3

39,9

52,8

56,2

1,0

74

16,2

11,2

32,1

44,1

47,6

Поликарбоксилатная добавка Basf Master Glenium ACE 430 при содержании 1,0 % от массы цемента снижает вязкость бетонной смеси до диаметра расплыва 74 см. При этом редуцирующий эффект составляет 16,2 %.

Максимальный прирост прочности бетонного камня получен при содержании добавки 0,8 % от массы цементного вяжущего в количестве 17 %.

С применением поликарбоксилатов и специально подобранного гранулометрического состава заполнителей получены одновременно технический, экономический и социальные эффекты:

- увеличение в 2 раза прочности и трещиностойкости;

- глянцевая поверхность без раковин, микротрещин и пор;

- увеличение срока эксплуатации без проведения ремонтных работ.



Разработанный состав бетонной смеси позволяет получать из рядовых материалов бетон с высокими эксплуатационными характеристиками и уникальными конструкционными возможностями.

Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет