Диссертация (1141519)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиКУЛЯЕВ ПАВЕЛ ВИКТОРОВИЧЭФФЕКТИВНЫЙМЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ КАРБОНАТНЫЙ БЕТОНСпециальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделияДиссертацияна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:Советник РААСН, д.т.н., проф. Белов В.В.Тверь – 20172ОглавлениеВведение................................................................................................................. 5Глава 1.Состояние вопроса, цели и задачи исследования ..............................
111.1. Применение карбонатного сырья в технологии бетона ........................... 111.2. Преимущества и недостатки карбонатных пород как минерального компонента бетона и способы формирования оптимальных структур и свойств мелкозернистого карбонатного бетона ................................................................................. 201.3. Влияние технологических факторов на реологические и технологические свойства бетонных смесей и эксплуатационные и физико-механическиесвойства мелкозернистого карбонатного бетона …………………………………...261.4. Заключение, рабочая гипотеза, обоснование направлений исследования,цели и задачи исследования .........................................................................................
28Глава 2. Применяемые материалы и методы исследования…………………302.1. Применяемые материалы ............................................................................ 302.1.1. Портландцемент…………………………………………………..…302.1.2. Известняк…………………………………………………………….302.1.3. Пластифицирующая добавка……………………….………………332.2. Методы исследований .................................................................................
332.2.1. Стандартные методики исследования свойств материалов……...332.2.2. Гранулометрический анализ наполнителя………………………..362.2.3. Микроструктурный и химический анализ………………………...362.2.4. Термогравиметрический анализ……………………………………362.2.5. Методика измерения деформаций иэкспериментальные установки…………………………………….372.2.6. Методика оценки трещиностойкости………………...……………383Глава 3. Регулирование и оптимизация композиционного состава мелкозернистого карбонатного бетона…………………………………………………….413.1. Влияние способа изготовления, дозировки суперапластификатора СП-1,распределения микрофракций известнякового наполнителя и степени дисперсности компонентов связующего МЗКБ на реологическиесвойства сме-си.............................................................................................................................413.2. Типы структур зернистых систем МЗКБ и соответствующие им схемыи эффекты взаимодействия……………………………………………………………..513.3.
Способы создания плотных структур МЗКБ с повышенной трещиностойкостью.....................................................................................................................573.4. Влияние технологии изготовления и пропорций компонентов на структуру,трещиностойкостьимеханическиесвойствасвязующегоМЗКБ………………………………………………………………………………………….693.5. Влияние соотношения цемента и наполнителя в смеси и количества суперпластификатора СП-1 на структуру, трещиностойкость и механические свойства МЗКБ ……………………………………………………………………………..773.6.
Количественные закономерности соотношения количества гранул иконтактов между ними для МЗКБ……………………………………………………803.7. Выводы по главе 3………………………………………………………....95Глава 4. Исследование трещиностойкости и деформативных и прочностныхсвойств мелкозернистого карбонатного бетона..… ............................ ………….…..974.1. Определение теоретических значений деформативных и прочностныххарактеристик мелкозернистого карбонатного бетона ……..………………….…..974.2. Экспериментальное исследование значений коэффициента трещиностойкости и деформативных и прочностных характеристик мелкозернистого карбонатного бетона в возрасте 28 и 42 суток…..………………………………....….1044.3.
Экспериментальное исследование деформационных и прочностных характеристикмелкозернистогокарбонатногобетонаввозрасте100су-ток…………………………………………………………………………….………11744.5. Выводы по главе 4…..…………………………………………………....128Глава 5. Практическое использование результатов работы .……………...1305.1.
Промышленная проверка результатов исследований….………………1305.2. Особенности технологии приготовления бетонной смеси с использованием отходов дробления известняка………………………………………………1335.3. Оценка экономического эффекта и рекомендации по применению мелкозернистых карбонатных бетонов………………………………………………....136Общие выводы ………………………………………………………………..138Список литературы……………………………………………………………141Приложения…………………………………………………………………...158А. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс……………………………………………………………………………………158Б.
Акт производственной проверки составов мелкозернистого карбонатногобетона с оптимальным гранулометрическим составов минеральной частиц в условиях ООО «Элтра»…………………………………………………………………...159В. Протокол производственной проверки составов мелкозернистого карбонатного бетона с оптимальным гранулометрическим составов минеральной частиц в условиях ООО «Элтра»……………………………………………………...1605ВведениеАктуальность темы.В настоящее время все большее применение находят мелкозернистые карбонатные бетоны (МЗКБ), получаемые на основе отходов дробления карбонатныхпород при производстве щебня, ввиду их повышенных экономических и экологических показателей.
Они широко используются в малоэтажном, монолитном идругих видах строительства. Однако МЗКБ характеризуются повышенным расходом цемента. Решение проблемы заключается в использовании отсевов дробления известняка, подвергнутых помолу, и суперпластификатора СП-1, совместноесинергическое действие которых способствует снижению расхода цемента присохранении технологических и эксплуатационных свойств МЗКБ.
Разработка составов и технологии производства таких бетонов корреспондирует с федеральнойпрограммой Социально-экономического развития Тверской области на период до2020 года. Указанные выше обстоятельства определяют актуальность данной работы.Степень разработанности темы.Проблеме разработки составов бетонов с карбонатными заполнителями инаполнителями посвящены работы многих исследователей. Разработаны составыкомпозитов на основе цементов низкой водопотребности с высокими физикомеханическими характеристиками, включающие карбонатный тонкодисперсныйнаполнитель.
Было показано, что добавление его в смесь выполняет как структурно-реологическую функцию, так и матрично-наполняющую. Выявлены достоинства таких композитов: высокая технологичность, связанная с наличием всоставе суперпластификатора и функционального наполнителя, нерасслаиваемость, повышенные сроки хранения и ускоренное твердение. Изучались вопросыповышения эксплуатационных свойств цементных бетонов. Было указано, чтоэксплуатационная надежность – это комплексное понятие, включающее сочетаниекритериев прочности, надежности и долговечности.6Научная гипотеза.Совместное использование тонкодисперсного известнякового наполнителяи суперпластификатора аккумулирует воду, интенсифицируя процесс гидратации,способствуя формированию более однородной и прочной структуры контактногослоя между заполнителем и связующим МЗКБ, способной сопротивляться образованию и развитию трещин, что ведет к повышению трещиностойкости и снижению деформаций ползучести МЗКБ и повышает его эффективность.Цели и задачи работы.Целью диссертационной работы является разработка эффективного МЗКБна основе отходов дробления карбонатных пород.В соответствии с данной целью необходимо решить следующие задачи:обосновать возможность использования продукта отсева дробления известняка, подвергнутого механической активации, в качестве замены части цемента, сцелью повышения эффективности МЗКБ при сохранении или повышении его эксплуатационных свойств;установить зависимости технологических, физико-механических свойств, атакже трещиностойкости МЗКБ от количества и удельной поверхности тонкомолотой известняковой добавки и суперпластификатора СП-1 и их оптимальныхпропорций;определить влияние совместного и раздельного способов помола и введениятонкодисперсной известняковой добавки и суперпластификатора СП-1 на основные свойства МЗКБ, определяющие его эффективность;разработать методику определения коэффициента трещиностойкости вудобной для практического применения форме;определить комплекс физико-механических характеристик на опытных образцах МЗКБ, с оценкой его деформативных свойств и трещиностойкости дляподтверждения эффективности использования отсевов дробления известняка, присохранении эксплуатационных свойств МЗКБ;осуществить опытно-промышленную апробацию результатов исследования.7Научная новизна.Обоснована возможность повышения эффективности МЗКБ, за счет использования отсева дробления карбонатных пород, подвергнутых механической активации с целью получения тонкодисперсного известнякового наполнителя.
Привведении в бетонную смесь совместно с суперпластификатором СП-1 наполнитель способствует уплотнению цементного камня и упрочнению контактной зонымежду цементным камнем и заполнителем, аккумулирует часть воды затворения,увеличивая степень гидратации цемента и способствуя образованию гидрокарбоалюминатов кальция.Предложены составы МЗКБ на основе добавки с использованием карбонатного микронаполнителя до 50% от массы связующего и суперпластификатора СП1 порядка 0,75% массы цемента, с повышенными эффективностью и эксплуатационными свойствами.Получены математические модели зависимостей коэффициента трещиностойкости, предела прочности на сжатие и мгновенных деформаций от соотношения наполнителя к цементу, расхода суперпластификатора СП-1 в процентах отмассы цемента и тонкого наполнителя в процентах.
Данные модели позволяютоптимизировать расходы наполнителя и суперпластификатора по технологическим и эксплуатационным свойствам, повысить трещиностойкость и снизить уровень деформаций. Это подтверждает эффективность использования отсевов дробления карбонатных пород.Для оценки способности МЗКБ сопротивляться трещинообразованию,предложен новый коэффициент, получаемый через соотношение квадратовнапряжения начала трещинообразования и предела прочности на сжатие.Теоретическая и практическая значимость.Обоснована возможность и предложен способ повышения эффективностиМЗКБ использованием добавки-модификатора структуры бетона на основе карбонатного микронаполнителя и суперпластификатора СП-1, которая, за счет си-8нергетического эффекта, обеспечивает улучшение физико-механических и эксплуатационно-технологических свойств МЗКБ.Предложен эффективный МЗКБ с улучшенными эксплуатационными свойствами на основе отходов дробления известняка, включающий тонкодисперсныйизвестняковый наполнитель в количестве от 10 до 50 % и суперпластификаторСП-1 в количестве 0,75% от массы цемента.
Значения коэффициента трещиностойкости Кт повышаются в среднем на 30-50%, а уровень деформаций ползучести снижается на 30-60%.Обоснована возможность снижения себестоимости производства МЗКБ на15-30% за счет использования отходов дробления карбонатных пород.Предложена формула для расчета коэффициента трещиностойкости черезсоотношение квадратов напряжений начала трещинообразования и предела прочности на сжатие.Методология и методы диссертационной работы.Методология исследований базировалась на использовании методов электронной микроскопии, рентгенофазового и термографического анализов, рентгенофотоэлекронной спектроскопии (XPS) и теории вероятности и математическойстатистики.Положения, выносимые на защиту.Обоснование возможности и способа повышения эффективности МЗКБ сдобавкой-модификатором на основе карбонатного микронаполнителя и суперпластификатора СП-1.Составы МЗКБ на основе добавки с использованием карбонатного микронаполнителя и суперпластификатора СП-1 с повышенными эффективностью иэксплуатационными свойствами.Методика определения коэффициента трещиностойкости для обоснованияповышения эксплуатационных свойств и эффективности МЗКБ.Модели, связывающие коэффициент трещиностойкости, предел прочностина сжатие и мгновенные деформации с соотношениями компонентов МЗКБ.9Результаты исследования деформаций кратковременной и длительной ползучести МЗКБ.Степень достоверности и апробация результатов работы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
