Автореферат диссертации (1141518), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 15 печатных работах, в том числе из перечня ВАК –5, патент на изобретение – 1.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глави основных выводов. Содержит 163 страницы машинописного текста, включая82 рисунка, 28 таблиц, 52 формулы и 3 приложения. Список использованныхисточников включает 140 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВ работе анализируются преимущества и недостатки карбонатных породкак сырьевого компонента бетонов общестроительного назначения, в том числеМЗКБ. Данные бетоны используются в малоэтажном, монолитном и дорожномстроительстве. Из них также изготавливаются различные мелкоштучные изделия (плиты и бордюрные блоки).

При возведении большинства железобетонныхконструкций, в том числе на основе карбонатных бетонов, требование повышения деформативных и прочностных характеристик на единицу массы такого бетона является наиболее жестким. При этом актуальной является задача снижения энергоемкости, материалоемкости и трудоемкости производства МЗКБ.Удовлетворить эти противоречивые требования и повысить эффективностьМЗКБ помогают новые подходы к рецептурам строительных композитов, в частности, широкое использование наполнителей и микронаполнителей на основеместных сырьевых ресурсов – отходов дробления карбонатных пород.

Известняковый тонкодисперсный компонент может использоваться в качестве заменычасти вяжущего, тем самым способствуя экономии дорогостоящего цемента иснижению веса конструкции.Преимущества известняка в качестве заполнителя и наполнителя, заменыактивного вяжущего в мелкозернистых карбонатных бетонах вытекают изпрочностных, реологических и технологических характеристик МЗКБ. Влияние9известнякового микронаполнителя на свойства композиционного вяжущегообусловлено микроармированием структуры бетона, препятствием распространению в нем микротрещин, перераспределением механических напряжениймежду частицами микронаполнителя и кристаллизующегося цементного камня, лучшим распределением частиц-гранул в объеме композита.

Данные процессы сопровождаютсяулучшенным формированием структуры МЗКБ намикро-, мезо- и макроуровнях; снижением гидратационных энергозатрат; экономией активных энергетически высокозатратных минеральных вяжущих.В работе были использованы следующие сырьевые материалы: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н (RЦ28=53,9 МПа, ОАО «Себряковцемент») по ГОСТ 311082003; известняк из отходов дробления Мончаловского месторождения, г. Ржев,Тверской области, с истинной плотностью 2,7 г/см3 и насыпной плотностью1380 кг/м3; нафталинформальдегидный суперпластификатор для бетонов истроительных растворов Полипласт СП-1 (С-3) по ТУ 5870-005-58042865-05.Гранулометрический состав известняка из отходов дробления, которыйприменялся в качестве мелкого заполнителя карбонатного бетона, а после помола – в качестве тонкодисперсного наполнителя, приведен в таблице 1.Таблица 1. Гранулометрический состав известняка из отходов дробленияМодулькрупности Мк2,38511,12Полные остатки на ситах с размером отверстий, мм2,51,250,630,3150,16Проход через сито 0,16 мм21,1537,8660,3589,5998,81,2Для анализа гранулометрического состава молотого известняка в исследовании использовался дифракционный анализатор частиц Fritsch «Analisette22».

Для анализа химического состава молотого известняка использовался магниево-алюминиевый XPS-анализатор ЭС-2403, PHOIBOS 100 MCD (SPECS,Gmbh.,Германия), а для исследования поверхности сколов был применен сканирующий зондовый микроскоп «Nanoeducator» производства NT-MDT (г. Зеленоград) в 2-D и 3-D форматах с разрешающей способностью 100-60, 30 и 5мкм и портативный цифровой USB-микроскоп.

Морозостойкость бетонов определялась по методике ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения моро-10зостойкости» на приборе BETON-FROST.Химический состав молотого известняка(%): С – 18.8, О – 41.8,Са – 33.3, Mg – 0.6, Si – 4.1, Fe – 0.2, F – 0.1, Al – 1.1В экспериментальной части были проведены исследования коэффициента трещиностойкости, мгновенных деформаций, предела прочности бетона в возрасте28 суток и деформаций ползучести бетона в возрасте 100 суток.Процесс разрушения в МЗКБ начинается с развития микротрещин отрываи скола в бетоне.

Оценка трещинообразования производилась с учетом упругойэнергии, высвобождаемой при распространении трещины, по уравнению тр  К /t,(1)где  тр - критическое напряжение начала трещинообразования,КЕ – коэффициент вязкости разрушения, t- средний размер зерна за-полнителя, γ- упругая поверхностная энергия, Е – модуль Юнга.С другой стороны, упругая поверхностная энергия γ определяется из выражения для приведенных длин трещин для сухих и водонасыщенных образцов, насLсухпр2 Е2сух , нас 2 ( Rсж)(2)сух , насгде µ- коэффициент Пуассона, Rсж- пределы прочности бетона на сжатиедля сухих и водонасыщенных образцов.Уравнения 1 и 2 решаются относительно γ. С учетом выражения для коэффициента трещиностойкости, К трLсухпрLнаспрнаси принимая что σтр.нас= Rсж(для водона-сыщенных образцов граница трещинообразования и разрушения мала и еюможно пренебречь) из вышеприведенных формул было выведено выражениедля коэффициента трещиностойкости в простой и удобной форме:К тр 2 тр(3)2RсжИзмерения деформацийпроводились с помощью тензометрическогомоста Уинстона с использованием высокоточного электронного гальванометрас разрешающей способностью 10-7.

Нагружение образцов осуществлялось пошагово, нагрузка на шаг составляла 5кН. Для определения деформаций приме-11нялись тензорезисторные тензометры и индикаторы часового типа и динамометр. Мера линейной ползучести вычислялась по формуле:C(t , )   ( )  1  e (t  ) ,где ( )  C0 A,А,(4)C0 ,τ - опытные параметры. При постоянном на-пряжении σ=const деформации находятся по формуле (t ) E С cr , эксп    1  e  (t  ),(5)где Ccr,эксп– экспериментальное значение меры линейной ползучести.При оптимизации системы «вяжущее – наполнитель – вода» производился: а) отдельный помол известняка и суперпластификатора СП-1; б) совместныйпомол цемента, известняка и суперпластификатора СП-1 (в количестве 0,75%от массовой доли цемента); в) совместный помол цемента, известняка и суперпластификатора СП-1 (в количестве 1% от массовой доли цемента).

В качествеопытной была принята схема совместного помола известняка, цемента и суперпластификатора, в количестве 0,75% от массы цемента. Исследование реологических свойств минерального связующего (цемент+известняк) МЗКБ выполнялось на пенетрационном реометре ПРБ-I. Из реологических характеристик определялось напряжение сдвига τ0 для двух случаев: с добавлением суперпластификатора СП-1 в количестве 0,75% от массы цемента и без него. Зависимость напряжения сдвига от содержания известняка в связующем приведена на рис.

1.Напряжение сдвига, кПа403012201000/100 25/75 50/50 75/25Соотношение известняк: цемент всвязующем, %Рис.1.Зависимостьнапряжения сдвига отсоотношенияизвестняк:цемент в связующем, 1-без СП-1, 2 - сСП-1вколичестве0,75% от массы цемента,при В/Т=0,3На графике видно, что сочетание известнякового микронаполнителя и суперпластификатора в составе комплексной добавки уменьшают напряжениесдвига, что улучшает реологические свойства связующего МЗКБ. Это объясня-12ется синергией взаимодействия микронаполнителя и суперпластификатора СП1, проявляющейся более равномерным распределением частиц цемента в связующем и выравнивания процесса гидратации. Для связующего МЗКБ исследовались зависимости предела прочности на сжатие от удельной поверхностисмеси цемента и комплексной добавки на основе молотого известняка и суперпластификатора СП-1 для трех вариантов помола и содержания известняка в60124533015002505007501000Удельная поверхность в м2/кгРис.2.

Предел прочности на сжатие связующего МЗКБ с содержанием известняковогонаполнителя в соотношении 25:75% с цементом в зависимости от удельной поверхностисухой смеси при 1- совместном помоле цемента, известняка и СП-1 в количестве 0,75%от массы цемента, модель Y = -0,003X2 +2,93X+132,5, 2- то же, с СП-1 в количестве 1% отмассы цемента, модель Y = -0,0084X2 +3,484X+356, 3- отдельном помоле известняка и СП-1,модель Y = -0,008X2 +3,24X +320, при В/Т=0,3Предел прочности на сжатие, МПаПредел прочности на сжатие, МПапроцентах от массы цемента (Рис.2,3).806012402000/100 25/7550/50 75/25Соотношениеизвестняк:цемент в матрице,%Рис.3 - Зависимость пределапрочности связующего МЗКБна сжатие от соотношения известняка с удельной поверхностью 500 м2/кг к цементу посхеме совместного помола, 1-сСП-1 в количестве 0,75% отмассы цемента, 2 - без СП-1,при В/Т=0.3Оптимальным является совместный помол цемента, известняка и суперпластификатора в количестве 0,75% от массы цемента до значения удельнойповерхности 500м2/кг.

Характеристики

Список файлов диссертации