автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Гидротехнический бетон на фосфорных шлаках

од

i. «рвений ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСНОГО ЗНАМЕНИ «{ЖЕНЕРНО-СТРОКГЕЛЬНЫЙ ШСТИГУГ им.В.В.КУЙБДОЕВА

На правах рукописи

МАШ4РКУЛОВ МАРАТ ВДРИСОВИЧ

ГВДРОТЕЭСНИЧЕСКИЙ БЕТОН НА 400&0РНЫХ ШЛАКАХ

05.23.05 - Фронтальные материалы и изделия

Автореферат диссертации m соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена к Московском ордена Трудового Красного Знамени иняеиерно~строительном институте им.В.В.КТЯбнвева.

ч * ' . '

и ' .

Научный руководитель - кандидат технически* наук, профессор

Стамбудко В.И.

Официальные оппоненте - доктор технических наук, профессор

Орентлмхер Л.П.

- кандидат технических наук, профессор Попов Л.Н.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт I энергетических сооружений.

Зацита состоится » / " 1993 г, „ часов

на »аседании специализированного совета К 053.11.02 в Московсм инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбышева по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набуренная, д.8, в ауд. » ^т^ ..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить отанв в двух екземплярах по адресу: 129337, Москва, Ярославское воссе, д.26, МИСИ имени В.В.Куйбышева, учений совет.

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализированного сове«»

Ефимов Б.А.

- з -

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актталънооть. Однойиз важнейших задач в строительстве является дальнейшее совершенствование технологии бетона к железобетона, главным образом, о позшцш себестоимости продукций г энергоешсоети технологических процессов, повышениясрока служба конструкций г сооружений, а так ке охрани окружающей среды.

Это положение приобретает особую важность в государствах Средней ¿8ин, являющихся регионом преимущественно орошаемого вогиедвлаа, гдо бетонн гидротехнических сооружений подвержена нэсткЕМ уоловиш евсплуатацЕонннх в климатических воздействий .н превдаврзкашго теряют своа эксплуатационные качества, Непроизводительные потеря вода в оросительных системах достигают огромных объемов, что является не только экономическим, но й экологичоскш фактором, приводящим к засолению почвы и большим потерям сельскохозяйственных угодий.

Исходя из возрастающего дефицита качественных природных заполнителей в этих регионах, использование отходов промышленности, в частности пайкой электротермического производства фоо-фора, может служить надежным источником сырья для промышленности строительных материалов и требует решить важнейшую задачу - получение качественных, экономичных, долговечных конструкций в изделий на их основе.

Эта задача являете? особо актуальной при решении проблемы повышения коррозионной стойкости бетонов гидротехнических сооружений, подверженных циклическим теипературнр-влажностным и другим агрессивный климатическим воздействиям в условиях сухого жаркого климата. Применение бетонов т основе шлакопортлавд-цемента и шлаковых заполнителей й гидротехнических сооружениях позволяет снизить себестоимость строительства, а близость их физико-механических и физико-химических свойотв создает предпосылки к повышении стойкости бетона.

Цель и задачу. Основной целью диссертационной работы является получение бетона для гидротехнических сооружений стойкого к эксплуатационным и климатическим воздействиям в условиях сухого жаркого климата путем комплексного использования шлакопорт-лавдцемента и заполнителей из шлаков фосфорного производства.

Достижение поставленной целя потребовало решения следующих задач:

- исследование влияния- предварительной полготовки шлаковых

заполнителей на их свойства;

- исследование влшння свойств шлаковых заполнителей на . свойства бетонной смеси и бетона;

- исследование влияния клиыатичеоких температурно-вдажноот-ных условий на реологические свойства бетонной сиеси в изучение ' путей снижения негативных последствий влияния сухого жаркого климата на овойотва бетонной смеси а бетона на основе шлакопорт-ландцемента в заполнителей из шлаков фосфорного производства;

- исследование стойкости гидротехнического «Жетона на шдако-. портландцементе в шлаковых заполнителях к циклический темпера-турно-влажностша* и другим агрессивна* эксплуатационным воздействиям в условиях сухого жаркого климата; '

- проверка результатов исследований в эксплуатационных свойств гидротехнического бетона на шлакопортландцеиенте в шлаковых заполнителях в опытно-промышленных условиях;

- обоонованяе технико-экономичеокой эффективности использования гидротехнического бетона на основе шлакопортландцемента в заполнителей из шлаков фосфорного производства в условиях сухого жаркого климата:

Натоед шщж раЗртн--

- сформулирована и экспериментально подтверждена гипотеза, объясняющая повышенную стойкость бетонов на основе 'шлакопортландцемента и заполнителей из шлаков фосфорного производства к эксплуатационным и климатическим воздействия« в условиях оухого жаркого климата;. •*■;■■

- показаны влияниёмаханической активации (продолжитель- ; кость перемешивания, количество вода и ПАВ) на овойотва шлаковых заполнителей, бетонной смеси и бетона;........ <

- установлена зависимость оптимального расхода добавки -ПАВ-заполнителей твердения типа СДБ для обеспечения отпускной -подвижности и жизнеспособности бетонной смеси от ее температуры;

- обоснована стойкость полученного гидротехнического бетона к циклическим воздействиям температурно-влажностннх факторов и агрессивных сульфатеодержащих сред в условиях сухого жаркого климата,'; . ;......■ ; ': ' '

."; ОР&ВТТОФРЕЯ зн^Щррт^: ■ -

- разработаны оптимальные составы бетонов на основе шлакопортландцемента и шлаков фосфорного производства, позволявшие их использовать в гидротехнических сооружениях при эксплуатации

в условиях оухого жаркого климата;

- предложен эффективный способ предварительной подготовки шлаковых заполнителей, улучгаащдй их физико-маханическиа свойства;

- разработав и Предложен двухстадийный способ приготовления бетонной сшей нашлаковых заполнителях, повышающий удобо-укдаднвяймость и формуемость;

- предложен эффективный путь снижения отрицательных последствий воздействия сухого жаркого климата на свойства бетонной смеси а прочностные свойства бетона;

- использование шлаковых заполнителей мелкопористой структура позволяет повысить жизнеспособность бетонной смеси и существенно сократить продолжительность теаловлажностной обработки и влажноотного ухода за бетоном в условиях сухого жаркого климата.

Внедрение результатов исследований. Опытно-производственное опробование результатов исследований проведено на полигоне УВД ПСЭО 'Шымкентмелиорация", где была выпущена опытно-промышленная партия ирригационных лотков и забетонирован облицовочный одой оросительного канала. За ними проводятся долговременные натурные исследования.

УДОНМИИ работы- и публикации. Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции (г.Москва, 1993) и на Техническом Совете КСМ-2 треста "Шнмкейтопвцсельотрой".

По результатам исследований опубликованы 2 печатные работы, получено авторское свидетельство на изобретение (а.с. * 1671649).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, основных выводов, библиографического списка 135 наименований, содержит 28 рисунков, 23 таблицы, 3 приложения.

На защиту вынрсится:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение гипотезы, объясшшцёй. повышенную стойкость бетонов на основе шлакопортлаядцемента и заполнителей из шлаков фосфорного производства к эксплуатационным й температуряо-влажностныы воздействиям в условиях сухого жаркого климата;-'

- результаты исследований влияния предварительней обработки шлаковых заполнителей на их характеристики и основные физико-механические свойства шлакобетона;

- рязультптн экспериментальных исследований реологических свойств бетонной смеси при различшге температурах;

- установленные количественные зависимости основных физико-механических свойств шлакобетона от его Состава а условий твердения; .

- результаты исследований физико-механических свойств бетона при циклических воздействиях температурно-влажностных факторов и агрессивных сульфатсодержащих сред;

г оптимизация составов гидротехнического бетона на основе -шлакопортланддемента в заполнителей из шлаков фосфорного производства;

- результаты физико-химических исследований шлакобетона при циклических воздействиях температурно-влажностных факторов и агрессивных сред;

- результаты опытно-промышленного выпуска Изделий для гидротехнических сооружений из шлакобетонана освове шлакопортланд-цемента г заполнителей из. шлаков фосфорного производства.

СОДЕШШБ РАБОТЫ

Исследованию фззико-мбханичеохих 'и физико-химических свойств шлаковых заполнителей из шлаков металлургического в фосфорного производств посвящены работы 0.3.Александрова, П.П.Будникова, Ю.С.Бурова, П.И.Боженова, А.В.Волаенского, М.И.Диаманта, В.А.Здо-ренко, Н.И.Федынина в других специалистов. В этих работах отмечается, что рациональным путей, повышающим долговечность бетонов и снижающим их себестоимость является применение исходных компонентов, близких по физико-механическим и физико-химическим свойствам.Установлено, что наиболее эффективным вяяущны при использовании заполнителей из шлака является шакопортландазкент.

Вместе с тем в настоящее время результаты исследовательских работ по использовании шлаков злектротеромофосфорного произвол- . ства не дают достаточно полной информации о6 основных свойствах бетонов при комплексном применении шлаХопортлацццемента и шлаковых заполнителей из шлаков фосфорного производства с учетом влияния климатических условий.

Сухой жаркий климат юных районов Казахстана, являщахая ' основным производителем и потребителем фосфорных шлаков, оказывает весьма существенное влияние на технологи» и свойства бетона, а также ш их долговечность. Шстрая потеря, подвижности и снижение жизнеспособности бетонной смеси из-за её вноокой температуры в уоловиях сухого жаркого, климата накладывает более гест-

кие ограничения на время транспортирования и укладки, требуют учитывать возможное снижение подвижности к моменту её укладки при проектировании состава бетона. Эффективными способами обеспечения жизнеспособности бетонной смеси в атих условиях является применение поверхностно-активных веществ и предварительно увлажненных: пористых заполнителей.

В исследованиях Ю.М.Баженова, А.С.Дмитриева, Е.Н.Малинско-го, С.А.Миронова н В.Н.Пунагина показано, что влияние сухого жаркого климата весьма отрицательно сказывается не только на свойства бетонной смеси, Но н ва свойства затвердевшего бетона, особенно при циклических воздействиях, приводящих к повышению внутри-структурных напряжений. Снижение внутриструктурных напряжений oi; воздействия климатических температур является важным резервом повышения стойкости бетона. Одним из путей решения этой проблемы является применение термически совместимых составляющих компонентов. Известно, что тормозом развития трещин в неоднородном материале, каковым является бетон, могут служить поверхность раздела фаз "цементный камень-заполнитель" при их достаточно прочном сцеплении, мелкие замкнутые поры, а так же включения с меньшей прочностью в модулем упругости. Последнее направление нашла отражение в работах В;В.Бабкова,' В.А.Вознесенского, П.Г.Комо-хова и других исследователей.

В условиях сухого жаркого климата на стойкость бетонов влияет действие засоленныхгруитовых вод. Исключительно важную роль играет коррозия Ш-вида, получапцая наибольшее развитие в зоне переменного уровня воды и при наличии капиллярного подсоса. Отдельные вопросы стойкости бетонов на шлакопортландцементе при постоянных и циклических температурно-влажностных воздействиях оульфатсодержащих растворов рассматривались в работах М.С. Алимова, С.А.Высоцкого, К.Д.Некрасова, А.И.Мипаса, О.П.Мчедлова-Петросяна, Б.Г.Скрамтаева и др. В настоящее время повышенная сульфатостойкость шлаконортландцементов общепрйзнана и он успешно попользуется вместо сульфатостойкого портландцемента в различных сооружениях при, постоянном действии оульфатсодержащих сред. Отсутствуют даяте о стойкости бетонов" на шлакопортландцементе и Шлаковых заполнителях к циклическим воздействиям оульфатсодержащих сред и повышенных температур. Однако, существуют предпосылки к применению таких батонов в этих средах, обоснованные их высокой сульфато- и термостойкостью, связанной о сульфатно-щелочной и термовлазшостной активизацией пигаковнх минералог*.

Анализ литературных данных позволил выдвинуть рабочую гипотезу о том,; что шлак мелкопористой структуры, имеющий шероховатую поверхность и повышенное водопоглощение, положительно влияет на подвижность и жизнеспособность бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата и дает возможность получить бетон на шлакопортландцементе и заполнителях из шлаков фосфорного производства стойкий к циклическим температурно-влажностнш и другим агрессивным воздействиям окружающей среды в условиях сухого жаркого климата.

В работе использовались литой шлаковый щебень мелкопористой структуры Джамбульского Производственного Объединения "Хим-пром", гранулированный фосфорный шлак Чимкентского Производственного объ9динения"Фосфор", гранитный щебень, природный кварцевый пеоок и шлакопортландцемент Чимкентского цементного завода.

С целью решения поставленной задачи в диссертационной работе выполнены экспериментальные исследования. Исследования ироводшшоь на бетонах марок 200и 300.

Своеобразие геометрических форм, зернового состава в низкая относительная прочность зерен гранулированного шлака, имеющих множество дефектов структуры в результате быотрого охлаждения при грануляции, требует его цреварительной подготовки (упрочнения зерен шлака). При помоле г других видах силовых воздействий для снижения прочности любого материала целесообразно применение поверхностно-активных.веществ (эффект Ребивдера). -

С целью изучения влияния механической обработки на характеристики гранулированного шлака он подвергался предварвтель- • ному совместному перемешиванию о крупным заполнителем, где последний играет роль мелющих тел, во влажном состоянии на 10-15$ превышающим водопотребнооть заполнителей, без поверхностно-активных веществ и с поверхностно-активными веществами с продолжительностью перемешивания 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0 минута.

Полученные результаты.показывают, что наилучшие характеристики гранулированного шлака достигаются при совместном перемешивании с крупным заполнителем с добавкой ПАВ ¡в течении I минуты, а дальнейшее увеличение продолжительности перемешивания не дает значительных изменений. Предварительная обработка гранулированного шлака с добавкой ПАВ улучшает геометрическую форму е прочнооть зерен ишака, снижает водопотребнооть шлакового песка на 5-6$ по сравнению со-шлаковым песком обработанным без добавки ПАВ, а также повышает содержание пылевидных чао-

тац (менее 0,14 мм) до 23-2£$.

В связи о этим изучалось влияние содержания пылевидных фракций на свойства бетонной смеси и бетона. В отличие от природных песков, в которых содержание пылевидных фракций ограничивается 2-3? (ГОСТ 8735-75), в шлаковом песке ее значительно большое содержание оказывается целесообразным по двум причинам. Во-первых, пылевидные частицы улучшают формуемость бетонной смеси, во-вторых, пылевидные частицы шлакового песка проявляет гидравлическую активность за счет чего повышается прочность бетона. Гидравлическая активность пылевидных, частиц шлакового песка еще в большей степени проявляется при тешювлажностной обработке, чем ори твердении в нормальных условиях*.

Оптимальное "содержание пылевидных частиц шлакового песка, при котором достигается наилучшая формуемость бетонной смеси и максимум прочности шлакобетона находится в пределах 15-30$, недостаточное их количество или отсутствие приводит.к снижению формуемости бетонной смеси и прочности бетона/ Повышенное содержание (более 40$) приводит £ повышенному расходу воды и водо-отделению. Как показали результаты исследований, замена части гранулированного шлака на 10-30^ кварцевым песком снижает вероятность водоотделения бетонной смеси при повышенном содержании пылевидных частиц швковога песка.

Изучены основные технологические свойства бетонной смеси в строительно-технические свойства бетонов на шлакопортландцемеп-те и шлаковых заполнителях. Установлено, что тощие бетонные смеси быстрее теряет подвижность в результате интенсивного отсасывания воды из цементного теста зернами шлака мелкопористой структуры по сравнению с бетонными смесями о большим расходом вяжущего. Выявлено, что водопоглощение шлакового щебня мелкопористой структуры зависит от влажноотного градиента между ним и окружавдим его цементным раствором. При В/Ц = 0,4 водопоглощение литого шлакового щебня составило 0,8-1,2$, при В/Ц = 0,55 - 4%, а при В/Д = 0,7 и более доходило до 6-7$. Коэффициент приз манной прочности шлакобетона да 15-17%, предал прочности при.растяжении на 13-15$ больше по сравнению с бетонами на гранитном щебне.

С учетом исследований свойств шлаковых заполнителей производилась оптимизация состава' шлакобетона одним из статистических методов математического плакирования - полный фэкторнш! эксперимент. Б качеотвя парьируемих факторов внбрага: расход

вяжущего (Xj), водоцвментное отношение (Xg), доля швзжового песка в смеси мелкого заполнителя (Xg) и расход химической добавки (Х4>. В соответствии с требованиями математического планирования эксперимента применяли план Бокса-Бенкива. Уровни й интервалы варьирования выбранных факторов приведены в таблице I.

Таблица I.

Основ вые характеристики плана эксперимента

Факторы Уровень варьирования Интервала варьирования

-I 0 +1

Расход цемевта Ц, кг (хЛ 300 350 400 50

В/Ц, (Х^, 0,47 0,5 0.53 0,03

Доля шлака в смеси мелкого заполнителя, ИЫЩДЛМ), (Хд) 0,5 0,75 1,0 0,25

Расход добавки С-3 в % от массы цемента, Д <х4) 0,5 0,75 1,0 0,25

£ результате математической обработки экспериментальных данных были получены математические модели овойств бетонной смеси и бетона. После исключения незначимых коэффициентов регрессии и проверки адекватности получены следующие уравнения: |?2В = -426,77+2,04 • Ц+441,67 • В/Ц*45,5 • Ш+22,3 • Д-7,4 • Ю~г. 1ГЧ +510 «В/Ц^-183,3 «Ш^-З, I • Д'В/Ц-0,037 «Ц* Д+167,8-В/Ц* Д--46,2'В/Ц»Д+16,2'Ш'Д; I в 3581.6-10,7-Ц-6558'В/Ц+695'Щ-359'Д+5.7-10"3-1Г+2072-В/Цг--696'Ш2+12,2-Д-В/Ц+0,2'Ц'Ш+0,54-Ц'Д-394-Е/Ц.Ш+321.В/Ц'Д--34,2-Ш-Д.

Совместным решением уравнения регрессии прочности и жесткости были расчитаны оптимальные составы шлакобетона с заранее заданными значениями прочнооти и жесткости.

В условиях сухого ааркого климата задача обеспечения отпускной подвижности и жизнеспособности бетоной смеси обусловлена существунцей обратно пропорциональной зависимостью между температурой и подвижностью бетонной смеси, а также интенсивным обезвоживанием (рис. I).

ОК, ом

V л /2

' • .3

ВгоЛ. Зависимость подвижности бетонной смеси от её температуры:

1-гранитный щебень и кварцевый песок;-

2-гранитный щебень и гранулированный песок;

3-литой шлаковый щебень и гранулированный шлак.

Изучение влияния температуры бетонной смеси на.её подвижность проводилось при различных расходах добавки ПАВ. Выявлено, что применение шлакового щебня мелкопорнстой структуры и добавка СДБ повышает жизнеспособность бетонной смеси при повышенных ей температурах. При атом оптимальный раоход добавки СДБ зависит от температура бетонной смеси.

Исследование характера проявления пластической усадки и её роли в формировании структуры бетона производилось следупцим образом: после формования образцы твердели в условиях сухой жаркой погоды. По истечению определенного времени образцы бетона повторно вибрировались в в дальнейшем твердели в нормальных условиях. Результаты эксперимента показали, что наиболее ответственным периодом твердения шлакобетона в условиях сухого жаркого климата является первые 2 часа, за этот период бетон претерпевает значительную пластическую усадку и потери прочности. Установлено, что добавка 0,5% С-3 при постоянном В/Ц и подвижности снижает плас--тическую усадку шлакобетона на 13-175?, тогда как добавка СДБ не дает такого полояительиого эффекта, что связано о замедлением нарастания начальной структурной прочности бетона. Однако, положительное влияние добавка СДБ наблюдается при повторном вибрировании по истечении определенного времени. При температуре бетонной смеси, равной 40°С, я добавки 0,2% СДБ, шлакобетон, при повторном вибрировании "после I часа твердения в естественных условиях, в 28-суточном возрасте набирает 95$ марочной прочности без влажностного ухода.

Результаты исследований показывают, что пониженная усадка и потеси прочности шлакобетона на шлаковых заполнителях мелко-' пористой структуры объясняются повышением плотности и прочности в результате отсоса вода шлаковым щебнем и последувдэй отдачей аккумулированной воды в окружающую матрицу по мере высыхания последней. Повторное вибрирование приводит к дополнительному уплотнению бетона и снижению конечного абсолалного знача пая ала тической усадка, помимо этого при повторном вибрировании народ с тиксотропным разжижением происходит более интенсивная отдача влаги Шлаковым, щебнем в цементное тестр.

Результаты исследований твердения бетона в условиях сухогс жаркого климата показали, что шлакобетон на пористых заполнителях имеет меньший недобор прочности посравнению о батона га на плотных заполнителях. Шлакобетон, твердевший в нормальные условиях до набора 50^ марочной прочности, при дальнейшем тверде- . гаш в естественных условиях без влажностного ухода в 28-оуточнс возрасте набирает $5% марочной прочности. Пропаренный до набора 50$ марочной прочности шлакобетон пра дальнейшем твердении в естественных условиях без влажностного ухода, набирает 90$ ш рочной прочности. Шлакобетон нормального твердения н пропаренш набравшие Щ% марочной прочности, при дальнейшем твердении без влажностного ухода в естественных уоловиях набирает соответственно 88 и 79!? марочной прочности.

Полученные экспериментальные данные показывают, что применение шлаковых заполнителей мелкопористой структуры положительно влияет на кинетику набора прочности бетона при твердешг в условиях сухого жаркого климата без влааностного ухода, что позволяет сократить продолжительность тепловлажностной обработки на 2 часа и влажностного ухода за бетоном на 2-3 суток.

Согласно исследованиям Ю.М.Бажешова,Г.И.Горчакова, С.А. Миронова, Л.П.ОрД^тлихер и других исследователей циклическое воздействие климатических температур и других факторов привода к расшатыванию структуры бетона вследствие возникновения вяутр структурных напряжений. При этом существенное аначение имеет : хишко-минералох'ический состав, характер поверхности,' дефорка-тивние свойства и термическая совместимость составлякщих компо не нтон. '

Исследование влияния климатических температур проводилось по методике С.А.Миронова и Е.Н.Малиуского. Результаты исследований иоказыдарг, что,циклическое нагревание п остнвлнио бетог

-аз -

приводит к более резкому ухудшению прочности при растяжении, чем прочности на сжатие^ Посла 60 циклов нагревания и остывания снижение прочности бетона на плотных заполнителях составляет 15%, а бетона на шлаковых заполнителях мелкопрристой структура после 75 циклов нагревания и остывания - 10%. Дальнейшее увеличение циклов нагревания и остывания не приводит к значительным изменениям прочностных свойств, так как.при этом деструкция бетонов достигает такой степени, что при дальнейшем их воздействии не возникают дополнительные внутриотрук-турные напряжения, способные вызывать нарушение структуры бетона* Od этом свидетельствуют результаты дилатометрических измерений и изменение объема открытых пор бетона, (рис. 2).

' Циклическое нагревание и остывание резко ухудшает морозостойкость бетона. Бетон на плотных заполнителях, имеющий морозостойкость равную 200 циклам, после 60 циклов нагревания и остывания выдержал всего 60 циклов замораживания и оттаивания, то есть териоморозостойкость составляет 60+60 циклов. Термоморозостойкость бетона,на шлаковых заполнителях составляет 75+80 циклов. Это связано с тем, что в период конструктивного влияния циклического нагревания и остывания шлак проявляет гидравлическую активность, а в период деструктивного влияния . шлак, имеющий низкий модуль упругости, способен демпфировать внутриструктурные напряжения, возникающие при циклических воздействиях как положительных, так и отрицательных температур.

В экспериментальных исследованиях влияние циклических воздействий сульфатсодержащих сред на стойкость бетонов применяли. в режимов испытаний* отличающихся температурой нагрева (40, 70, 100°С) и концентрацией сульфат-ионов (водопроводная вода, содержащая до 150 мг/л ионов , и 5^-ый раствор сульфата натрия). Продолжительность увлажнения и нагрева составляла 24 часа.

Стойкость бетонов к циклическим воздействиям оценивали по аяедуэщкл параметрам: относительной прочностью относЕтеетнш водопоглощзнием По полученным дан-

ным отроили эмпирические зависимости изменения параметров s н V от количества циклов воздействий.

Анализ кинетической зависимости "6-Ы" показал, что она носит экстремальный характер, описывающий протекающие в структуре батона конструктивные и деструктивные процессы. Кинетическая зависимость " V - M " тяшгшяя для всех составов и

1.2 1.0 0.8

, 1

• .

200

I 100

1

\

-

0 30 60 90 120 N.цикл

Рис.2. Изменение .свойств бетонов в зависимости от количества

циклов нагревания и остывания: 1-бетон на плотных заполнителях; 2-бетон на плотном щебне и гранулированном шлаке; 3-бетон на пористых шлаковых заполнителях.

- 15 -

режимов иопытаний отражает начальное уплотнение и последующее разуплотнение структуры бетона» • • N

Установлено, что в период конструктивного влияния циклических воздействий повышениеотносительной прочности тем больше, чем меньше плотность бетона, что связано с кристаллизацией & порах бетона значительного количества солей и по закону аддитивиооти повышает прочность бетона. Для бетона марки Ш (по водонепроницаемости) повышение относительной прочности з 1,5 раза больше.чем для бетонамаркиУСБ.,

Выявлено, что циклические воздействия сульфатсодержащих зред приводят к совестной тешературно-влажностной и сульфатной, активизации шлаковых составляющих бетона В, следовательно, £ интенсификации процессов гидратообразования. В результате га поверхности зерен шлака образуются "кабмки" новообразова-шй, которне являются дополнительными источниками гидросили-штов, гидроалшинат оа и гидросульфоалюминатов в зоне контакта шаковнх заполнителей и шнакопортландцемента. В результате рвийчеоких воздействий эти "каёмки" новообразований постатейно разрушаются, способствуя прониканию жидкой фазы вглубь : активная центрам поверхности зерен шлака.

Характер сшшения относительной прочноотй при испытаниях ■ ! воде независимо от температуры нагрева для воех ооставов бе-'онов был одинаков и линеен, а при испытаниях в 5%-и растворе ¡ульфата- натрия зависит от температура нагрева. Для воех сосков бетонов при температуре нагрева, равной 40°С, снижение араметра & происходит о торможением. Нагрев при более вы-гаках температурах 70 з 100°С оказывает существенное влияние а стойкость бетонов. Так при температура нагрева 70°С для бе-'опа на плотных природных заполнителях снижение параметра гасит линейный 'характер- и не тормозится,'тогда--как для бетона а' ппаковнх заполнителях происходит е торможением/ При темпе-атуре нагрева 100°С -для бетона на" плотных природных заполни-елях происходит ускоренное снижение относительной прочноотй, . дяя бетона на шлаковых заполнителях характерно снижение с

срможепяем." ■•;.............*-....... ..........'.............

- -Коррозионная-стойкость бетойов при испытаниях водой; нес-' ютря на одинаковую интеяоивпость 'снижения - В отличается между обой. Во всех режимах испытаний стойкость бетонов на шлаковых

заполнителях вше по сравнении с бетонами на плотных природных заполнителях. Менее интенсивное снижение относительной прочности и более выоокая стойкость бетона на шлаковых заполнителях и шлакопортлавддементе связано, как было отмаченр'выше, с активизацией шлаковых минералов, следовательно, происходящими конструктивными процессами в структуре бетона, степень проявления которых при воздействии сульфатсодерващх растворов и нагрева при температурах 70 и 100°С повьшается. Наряду с этим, шлаковые минералы в нормальных условиях могут служить источником образования трехсульфатной формы гидросульфоалшината калыщя, основной причины сульфатной коррозии, лишь при воздействии на них гипса, а не сульфата натрия. В таких условиях цредпочти-тельно образование моносульфатной формы гидросульфоалшината кальция. . ,'.••.'

Во всех видах циклических воздействий температурно-алаж-ностных факторов более высокой стойкоотью обладают бетоны на шлаковых заполнителях, что связано с их характером поверхности, деформативными свойствами и гидравлической активностью шлака, способствующей "самозалечиванкп" структуры шлакобетона..

Одной из важнейших характеристик гидротехнических бетонов является водонепроницаемость. Водонепроницаемость исследованию бетонов определяли о помощью прибора АГАМА-2р, разработанным НИИЕБ Госстроя С0С]Р. Принцип работы прибора основан на определения параметра воздухопрошздаемости бетона (а0) .

Получены уравнения, описывающие зависимость водонепроницаемости исследованных бетонов от параметра воздухопроницаемости, позволяющие оценивать степень водонепроницаемости батонов на различных стадиях испытаний л эксплуатации конструкций на этих бетонах. Уравнения имеют'следующий вид:

= -0.57 - 6.9-^Сц. , - для бетона на штатных цриродных

заполнителях;

\Jtfj = -0,66 - 6.98вд , ..V для бетона на гранитном щебне и

гранулированном шлаке; \ >5У5 = -0,204 - 6.85б^ас, - для бетона на литом шлаковом щебне и гранулированном шлаке.

Результаты испытаний и расчетные значения водонепроницаемости указывают на экстремальный характер изменения проницаемости Ротонов при циклических воздействиях. Во всех ввдах цик-ллчоскда испытаний с меньшей степенью снижения водонепроницаемости обладает бетон на шлаковых заполнителях п шлакопортланд-

цементе. После 75 Циклов нагревания и остывания степень снижения водопроницаемости шлакобетона составила 15$, а для бетона на природных заполнителях после 60 циклов составило 28$. Циклическое увлажнение и нагрев в сульфатсодержащей среде приводит к незначительному снижении) водонепроницаемости бетонов на шлаковых заполнителях и. шлакопортландцементе, после 200 циклов увлажнения 5$-м рабтвором сульфата Натрия и нагрева при температуре 100°С снижение водонепроницаемости составило 7-10$, при идентичных условиях испытаний для бетона на плотных природных заполнителях - 40-45$.

ОСНОЕШЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность получения гидротехнического бетона на шлакопорт-лаНдцешнте и'заполнителях из фосфорного шлака, обладающего высокой стойкостью к циклическим климатическим и эксялуатацион-ным воздействиям в условиях сухого жаркого климата.*

2. Предложен рациональный способ предварительной подготовки гранулированного шлака путем совместного перемешивания с крупным заполнителем при присутствии поверхностно-активных веществ и двухстадийянй.способ приготовления бетонной смеси

на шлаковых заполнителях, повышающий формуемость и жизнеспособность бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата.

3. Установлено, что оптимальная структура бетонов на основе, шлаковых заполнителей обеспечивается при содержании пылевидных фракций в гранулированном шлаке в пределах 20-30$ и шлакового щебня наибольшей крупности 10 мм.

' 4. .Применение шлаковых заполнителей улучшает физико-механическое овойства бетона, в том числе призменную прочность ; шлакобетона на 15-17$, предел прочности на растяжение на 10-15$ по сравнению с бетонами на природных заполнителях.

5. Установлено, что для повышения жизнеспособности бетон. ной смеси в условиях"сухого жаркого климата целесообразно введение в состав бетона ПАВ-замедаятелей твердения типа СДБ и её расход зависит от температуры бетонной смеси. Применение повторного вибрирования в значительной мере, снижает отрицательные последствия сухой жаркой погоды, время повторного вибрирования зависит от температуры бетонной смеси и расхода добдвки СДБ. При повторном вибрирования помимо тиксотрошмго разииже-КШ1 бетонной смеси происходит отдача части pairea аккумулирован-'

■.-..:"• ~ 18 " ной воды шлаконым щебнем в цементное тесто, что в условиях быстрого обезвоживания бетонной смесй создает благоприятные y¡ ловия для дальнейшей .гидратации цементных минералов, .

6. Шлакобетон припрочности подле пропаривдния и нормали вото твеццения, равной 50% марочной прочности, в 28-суточноы возрасте без влажностного ухода набирает проектную прочнооть, что дает возможность существенно сократить продолжительность тешювлажноотноИ обработки и влажностного ухода за бетоном при твердении в условиях сухого жаркого климата,

7, Установлено, что изменениепрочностных свойств при циклических теыпоратурно-влажностных воздействиях арсит экстремальный характер. Термокорозостойкооть обычного тяжелого бетона составила 60+60 циклов, шлакобетона - 75+60 циклов. После 60 циклов нагревания в остывания водонепроницаемость обидного тяжелого бетона снимется на 28#,шлакобетока после 75 циклов нагревания и остывания - на 15$..

в. При переменном увлажнении едой и нагреве ртойкооть бетонов равноценна, а в агрессивных судьфатоодервдщкк средах ; шлакобетона выше. При увлажнении раствором Ñ^Q^ стойкое: шлакобетона повышается с повышением температуры нагрева, bcuibj ствие теыпературно-влакностной и сульфатной активизации шлака

9. Выпуск опытно-промышленной партии изделий показывает, целесообразность комплексного использования шлакопортландцоыо] та и шлаковых заполнителей. Приетом зкономичеокий эффект составляет 8-10 руб/м3. Дополнительный эффект следует ожидать от повышения нормативного срока службы и от утшшзации отходов, имеющей экологический аспект. -

■ Основные положения диссертации отражены в работах:

1. Мамыркулов M.U., Стамбулко В.И. Свойства бетонной смеси на шлаковых заполнителях в условиях сухого жаркого климата /Тез.докя.научно-практич.конф. молодых ученых.-Москва,Í993. С.80-82. .■'■'".■;"■ .;' " ' V ■ "■'■;. .'•'.'•■,.';'■..■■.,

2. Мамыркулов М.И., Стамбулко В.И. Термостойкость бетонов на шлаковых заполнителях фосфорного производства./Там же. - с.91-92. • : "

3. Мамыркулов М.И. и др. Способ приготовления бетонной смеси. Авторское свидетельство tó I67I649.

i. Байбудеков А.Б., Мамыркулов М.И,.Стамбулко В.И, Суль-фатостойкость шлакобетонов. (публикуется). /иУЗ'