автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Макроструктура и свойства бетона как композиционного материала

Р Г Б ОД На правах рукописи

2 О МАП 1997 муса массуд

МАКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА БЕТОНА КАК КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Специальность 05.23.05 — Строительные материалы

и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

комохов п. г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент СОЛОВЬЕВА В. Я.;

кандидат технических наук, доцент ПУХАРЕНКО Ю. В.

Ведущее предприятие — ВНИИГ им. Веденеева.

Защита состоится 29 мая 1997 г. в 13 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д 114.03.04 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 25 апреля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук С. Р. ВЛАДИМИРСКИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В последнее десятилетие среди технологов строительного материаловедения закономерен интерес в управлении свойствами бетона как композиционного материала. Матричная основа и система заполнителей с пористостью, определяющих макроструктуру бетона (МСБ) функционируют в едином монолите через свойства зоны контакта, т.е. поверхность раздела с ее особенностями химического, физико-химического н структурного взаимодействия.

Роль МСБ как уровня цементного композита многофункциональна. Это прежде всего основа в управлении строительно-техническими свойствами материала и конструкций на его основе. Адгезионная и коге-зионная прочности составляющих компонентов в МСБ определяет показатели прочности, деформативностн, усадки, трещиностойкости и долговечности материала.

Повышение эффективности МСБ связано с видом, природой, геометрией, плотностью крупного заполнителя. Доле песка в общем составе заполнителя принадлежит первостепенная роль, определяющая как свойства бетонной смеси по водопотребности и реологическим свойствам, так и все вышеупомянутые характеристики бетона как композиционного материала, включая в том числе и расход цемента на м3 бетона. Увеличение доли песка в смеси заполнителей способно восполнить дефицит крупного заполнителя.

Климат Сирии сухой и жаркий практически в течение всего календарного года. Для периода 3-4 месяцев декабрь-март в суточной температуре дня и ночи возможны температурные перепады. Строительная практика моей страны, как и России, требует рациональных технических решений в обеспечении современного качества бетона, особенно в раннем возрасте, его повышенной трещиностойкости при монолитном строительстве, которые обеспечиваются через МСБ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Раскрыть роль МСБ в управлении свойствами цементного композита по прочности, деформативностн, усадке и трещиностойкости при минимизации расхода цемента с вариантностью вида крупного заполнителя.

2. Установить влияние доли песка в смеси заполнителей на свойства МСБ и композиционного материала в целом.

3. Определить роль добавки ПАВ и добавки демпфирующего действия в комплексе с видом крупного заполнителя на свойства тяжелого, облегченного и легкого бетонов.

4. Исследовать взаимосвязь пористости крупного заполнителя с кинетикой развития усадочных деформаций цементного комптша применительно к климатическим условиям Сирии.

Научная новизна

Для бетона твердеющего в условиях жаркого и сухого климата Сирин, для различного вида по плотности крупного заполнителя, предложены пути и варианты управления свойствами цементного композита при минимизации расхода цемента.

Разработаны научные основы и классификационные характеристики взаимосвязи матрицы и МСБ с вариантами соотношения свойств, вида, состава крупного заполнителя и доли песка в нем как составляющих бетонного композиционного материала.

Раскрыта многофункциональная роль МСБ в формировании свойств цементного композита на основе заполнителей: из плотных горных пород, плотно-пористого (гранит+керамзнт) и пористого (керамзит). Изучено их влияние на прочностные показатели, деформативностн, усадку и трещнностойкость бетонов. Проанализировано действие добавок ПАВ в составе МСБ как демпфирующего элемента структуры.

По показателю удельной прочности бетонов выявлена индивидуальная роль доли кварцевого песка в составе заполнителя, который обеспечивает возможность управления заданными свойствами при минимальном расходе цемента.

Установлена роль пористости крупного заполнителя в кинетике развития усадочных деформаций бетона.

Практическая значимость

Использование для моей страны эффективных, распространенных и технически доступных видов крупного заполнителя и добавок ПАВ, как составляющих компонентов бетона технически целесообразны и экономически выгодны.

Управление свойствами МСБ позволяет получать малоусадочные и трещиностонкие бетоны для условий сухого жаркого климата.

Разработана методика определения образования поверхностных трещин на бетонных образцах различных видов МСБ.

Показано, что применение удельной прочности бетона как критерия оценки эффективности расхода цемента является простым методом в управлении технологией бетона с обеспечением заданных свойств.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на научно-практической конференции (Неделя наукн-95 и Неделя иауки-97) в Петербургском государственном университете путей сообщения в 1995 и 1997 гг; на Международной научно-технической конференции "Современные проблемы строительного материаловедения" в Самарской государственной архитектурно-строительной академии в 1996 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 111 источников, из них 12 на иностранном

языке. Работа содержит 127 страниц машинописного текста, 25 рисунков, 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Отличительная особенность бетона как композиционного материала - ярко выраженная гетерогенность (неоднородность) элементов структуры. Отдельные компоненты по своим размерам отличаются друг от друга на четыре и даже более десятичных порядков. Поэтому для конструирования подобного полиструктурного материала с заданными свойствами необходимо выделять структурные уровни, т.е. уровни строения. Практически это два уровня, определяющие характер и механизм процессов структурообразования, - микро- и макроструктура.

Изучение влияния макроструктуры на свойства бетона началось с 30-х годов после публикации работ Александрина И.П., Беляева Н.М., Кинда В.А., Саталкина A.B., Юнга В.Н. Впоследствие вопросами макроструктуры бетона занимались Ахвердов И.Н., Баженов Ю.М., Боженов П.И., Горчаков Г.И., Иванов И.А., Каприелов С.С., Комохов П.Г., Кун-цевич О.В., Кудяков' А.И., Попова О.С., Рыбьев И.А., Соломатов В.И., Стольников В.В., Тахиров М.Н. и др.

Макроструктура бетона (МСБ) представлена характерной структурной неоднородностью "растворная часть - крупный заполнитель". Принципиально важная роль принадлежит подвижности раздела этих уровней, а в обобщенном виде поверхность раздела структурных компонентов, зона контакта, виды адгезионной связи, их качество.

На рис.1 представлена схема строения и совокупное сочетание свойств составляющих бетона как композицонного материала.

Заполнители занимают 60 % и более объема материала. При этом в качестве их могут служить плотные и пористые, естественные и искусственные каменные материалы, а так же заполнители специального значения для бетонов, предназначенных для эксплуатации в различных условиях. Они отличаются размерами, формой, химией поверхности и активностью к цементной матрице, свойствами деформативности. Общим для всех бетонов и видов заполнителей следует считать наличие на границах раздела активной поверхности контакта взаимодействия, под которой понимают активные центры взаимодействия системы "цемент-заполнитель", определяющих микрообъемы контактирующих компонентов. Особые отличительные свойства имеют место для пористых заполнителей. Им свойственны повышенная поверхность сцепления, активное поглощение влаги - "самовакуумирование" - как положительный фактор технологии.

В итоге можно отметить, что реальную МСБ как композиционного материала будут определять варианты материалов, их качество (степень дефектности), как следствие взаимодействия всех компонентов твердеющей системы композита.

Схема конструирования и совокупность сочетания свойств составляющих бетона как композиционного материала

Сокращенные обозначения:

БКМ - бетон композиционный материал;

ЦМ - цементная матрица;

ЗК - зона контакта;

МСБ - макроструктура бетона;

ПК - положительные качества в конструировании БМК; Д - дефекты в структурообразовании ЦМ и ЗК; ВМ - варианты других исходных материалов

Рис.1

С позиции структурной механики бетон как композиционный материал приобретает новые (лучшие) свойства, чем его составляющие и, следовательно, может выполнять дополнительные конструкционные функции как строительный материал. Поэтому его можно классифицировать как композит с многофункциональным» свойствами, а действие отдельных составляющих в его структуре всегда проявляются в их совокупности. Этот принцип нами положен как научная гипотеза, которая раскрыта по существу в диссертации.

Оптимальное поведение бетона как композита будет зависеть от структурного единства его компонентов. Хорошее сцепление с заполнителями обеспечивает равномерную передачу усилий от компонента к компоненту и тем самым их деформацию как единого структурного целого. '

С точки зрения деформации .ее развитие в этом структурном единстве следует рассматривать в следующих четырех стадиях:

1) заполнитель и цементный камень (матрица) деформируются упруго;

2) заполнитель продолжает деформироваться упруго, цементная матрица начинает деформироваться пластически (может быть и наоборот, что определяется модулем упругости заполнителя);

3) заполнитель и цементная матрица деформируются пластически;

4) заполнитель разрушается, что приведет к разрушению структуры бетона в целом.

В этой связи следует, что прочность бетона связана с объемной долей зерен заполнителя и существующими в них напряжениями и подчиняется простым правилам смеси. В упругой области эти напряжения пропорциональны модулю упругости каждого компонента, если деформации цементной матрицы и зерна заполнителя равны.

В то же время возникшие напряжения вызывают появление и раскрытие дефектов, которые входят в структуру бетона. Опасными дефектами являются дефекты, соизмеримые с уровнями самой большой по масштабу неоднородности структуры. К таким дефектам можно отнести трещины по контакту с заполнителями, трещины в растворной части бетона. Количество опасных дефектов и их расположение зависит о г вида и пористости заполнителя н состава бетона, как композиционного материала, режима его твердения.

Базируясь на выше изложенных принципах конструирования М('[> цементного композиционного материала, в наших исследованиях были проведены многовариантные серии формирования сгрукгуры 1рех р;п-личных видов беюна: тяжелого, обличенного и .меткою. При этом .ття более системного анализа экспериментальных данных, хаанавлнваюшнх рричинно-следстг.гнные связи, сдннсша научною подхода в чошиопю-нчи определенных '¡«ко.чомерностей, нами определялась удельная ироч-. <;сг, о лонл. мг,:'.| 01 ■лале:шо( о из пат'оилаошчнмх (ч*тшш\ см«-! еО

Данный показатель характеризуется отношением прочности бетона в возрасте 28 суток к расходу цемента на 1 м3 бетона данного состава и для данного отношения объема песка к объему крупного заполнителя Vn/Vm.

В этих экспериментах значение Vn/Vm варьировалось от 0.53 до 0.69 при изменении расхода цемента в пределах 500...278 кг/м3. Изменение прочности бетона нормального твердения составляло от марки бетона 400 до 200 (класс бетона ВЗО...В15). При этом следует отметить, что зерновой состав песка и щебня всех составов бетона этой серии один и тот же.

Интересно проанализировать указанные функциональные зависимости в комплексе с расходом цемента (рис.2). В результате выполненных исследований установлено:

1. Изменение удельной прочности бетона (кривая 1) в зависимости от Уп/Ущ не однозначно. Можно отметить три стадии в сгруктурообра-зовании МСБ: I стадия Vn/Vtn=0.68...0.61 - недостаточный расход цемента при отношении Vn/Viq равном 0.65. При меньшем отношении Vn/Vm увеличение расхода цемента не вызывает роста прочности бетона; II стадия Vn/Vui=0.61...0.54 - стадия оптимального расхода цемента в пределах 300...450 кг/мЗ (кривая 2); III стадия Vn/Vuj<0.53 - стадия нерационального расхода цемента (более 450 кг/м3).

2. Увеличение содержания объемной доли песка относительно объема щебня в пределах Vn/Vm 0.53...0.6 - конструктивно влияет на рост прочности бетона, что сопровождается экономией расхода цемента до 30 % 1 м3 бетона.

3. Повышенное содержание объема песка в составе бетона (Vn/Vui > 0.65) не обеспечиваемся должным количеством адгезионных связей между заполнителем и цементной матрицей. Твердеющая система "цемент-заполнитель" переходит в стадию некогерентности (отсутствие сплошности цементной связки на поверхности заполнителей). Структура дефектная.

4. Малое количество песка в межзерновом пространстве щебня (Vn/Ущ < 0.53) не обеспечивает плотной упаковки зерен в объеме заполнителя. Функции мелких фракций песка в структуре бетона выполняет цементное тесто, увеличивая тем самым перерасход цемента на м3 бетона.

В подобном аспекте оценивалась роль наибольшей крупности щебня в МСБ. По показателю удельной прочности бетона наиболее рациональной оказалась фракция щебня 5-20 мм. Значение этого показателя составляет 0.95...0.90, тогда как для фракции 20-40 мм получалось 0.79...0.86. В третьем варианте зернового состава, щебня (смесь фракций 20-40 и 5-20 мм) значение удельной прочности бетона составило 0.79-0.86, т.е. аналогично с данными для фракции 20-40 мм. По показателям средней плотности бетонной смеси наилучшее значение получено для фракции щебня 5-20 мм, что коррелирует с данными удельной прочности бетона.

&ли.яни.е соотноси.ени.я оЪ'емоВ песка, и ш,еоня на. удслЬную прочноспъЬ т.я ~£селого Жетона и. рсх-схоЭ цемента.

к / о а '

(о

0,95

и о

$ 0.9

о;

^ о, 8 -о

3

0,7

I 1 1 I 1

I I I л 1 1 1 ш

I

о А' а |\ 0 1 Д.

|\ У ' \ / 1Л —

* у 1 1 \ / 1 \ / ° <• 1 ' 1

1 I 1 с 1 1

Л7*

500

450 400 350 зоо

0,7 0,65

0,6

0£5

1-удельная прочность 'оет.она.%

2-расход цемента.

250

0,50 Ж Уш,

Рис.2

О

В развитие рассматриваемых зависимостей интересно оценить долю песка в смеси заполнителя. С увеличением доли песка удельная прочность бетона падаег. Рост доли песка в смеси от щебеночного до малощебеночного и без щебеночного (мелкозернистого) бетона сопровождается увеличением расхода цемена от 270 до 440 кг/м5.

При конструировании МСБ принципиально важное значенне имеет химия поверхности заполнителей. В исследованиях оценивались кислотно-основные центры поверхности заполнителя, характеризующие активные центры адсорбции в химической реакции вяжущего с породой заполнителя как подложкой. По степени активности заполнителя в распределении центров адсорбции исследуемый заполнитель располагается в такой последовательности: базальт, гранит, керамзит, кварц, мрамор.

Показано, что на показатель прочности бетона приоритетное влияние оказывает адгезионная прочность цементной матрицы в зоне контакта с крупными заполнителями, тогда как на модуль упругости бетона в большей степени оказывает влияние прочность и объем крупного заполнителя.

Не однозначна роль гидрофобизации пористой поверхности зерен керамзита в бетоне по ее влиянию на показатели прочности и модуль упругости.

Макроструктура облегченного бетона (МСОБ) включает матричную основу и смешанный заполнитель: керамзитовый гравий (до 55 % по объему) и гранитный щебень (до 45 % по объему).

Особенности бетона этого типа включают ряд преимуществ по сравнению с обычным тяжелым бетоном:

- снижение средней плотности бетона (до 1500 кг/м3), что существенно важно для конструкционных цглен;

- введение керамзита обеспечивает демпфирующий эффект в МСОБ, что повышает трещиностойкость бетона данного вида;

- пористый заполнитель поглощает свободную воду затворения, тем самым снижается В/Ц и повышается прочность бетона.

Кроме того, за счет керамзитового гравия снижается расслоение бетонной смеси при вибрации.

На рис.3 представлена зависимость удельной прочности и средней

плотности облегченного бетона от объемного соотношения -——. Из

Ущ + Ук

данных следует идентичность в закономерности удельной прочности облегченного бетона (кривая 1) и его средней плотности (кривая 2). При этом для средней плотности 2250...2300 кг/м3 получается почти стабильная удельная прочность бетона равная в среднем 0.7, при объеме песка относительно объема щебня и керамзита равном 0.45...0.53. Практически можно считать соотношение этих объемов в МСОБ 50 на 50 %.

По результатам наших исследований замена плотного заполнителя пористым от 25 до 30 %, снижая объемную массу с 2400 до 2000 кг/м3 (на

Ё>ли.яни.е соот-нощ.ени.Я на. уЭелЬмунз прочность и-

* з

ь

а

«

и

I

•3

и

1 I

(К §

•у

5

0,75 0,7 0,65\

0,50

\

X X \

а о

ч \

К \ \ I

1 1 \ \

' N к

0,4

0,6 0,55 0,50 0,45 __

1-уЭгльна.я прочность при сжатии •

2-средняя платность

Рис.З

Л

20 %), практически не влияет на показатель прочности при сжатии и на призменную прочность. При этом увеличивается на 20 % прочность при растяжении и в этой же зависимости снижается модуль упругости бетона. Эги данные свидетельствуют о релаксирующих свойствах пористого заполнителя в МСОБ и повышением прочности контактного слоя "цементный камень-керамзит". При этом прочные связи сцепления определяют в большей степени показатели прочности композита, а слабые зерна заполнителя его деформативнсть и растяжимость.

В подобной последовательности оценивалось конструирование макроструктуры керамзнтобетона (МСКБ) при оптимизации трех фракций керамзита (0...10; 5...10 и 10...20 мм) в сочетании с кварцевым песком при соотношении Уп/Ущ от 0.1 до 0.7.

На рнс.4 приведены экспериментальные данные, характеризующие влияние крупности, прочности и объемной концентрации керамзита на рациональность расхода цемента и на удельную прочность керамзнтобетона.

Анализ полученных данных показывает:

1. Применение керамзита с зерном от 0 до 10 мм при объемной концентрации кварцевого песка относительного объема керамзита в пределах 0.44...0.46 (несколько менее 50 %) обеспечивает максимальное использование цемента. Удельная прочность бетона составляет 0.88...1.05. Эта область (см.рнс.4) характеризуется областью рационального (оптимального) расхода цемента. Средняя плотность керамзнтобетона составляет 1570 кг/м3. Расход цемента составлял 358...390 кг/м3.

2. МСКБ на основе фракций керамзитового гравия 5...10 и 10...20 мм с высокой степенью запесоченности (Vп/Ук) более 0.60 характеризуется определенным недостатком цемента в структуре бетона. Повышенная суммарная поверхность мелкого заполнителя в сочетании с повышенной поверхностью пористого заполнителя за счет пор явно испытывает недостаток цемента в структуре бетона. Поэтому удельная прочность керамзнтобетона, характеризуется левой нисходящей ветвью общей зависимости Ясж/Ц = Г(Уп/Ук).

3. МСКБ с минимальным количеством по объему песка, (Уп/Ук) которого явно недостаточно для заполнения межзернового пространства керамзитового гравия, характеризуется правой нисходящей ветвью зависимости Ясж/Ц=Г(УпАгк). Эта область характеризует нерациональный расход цемента при формировании прочности керамзнтобетона. Расход цемента составляет 412...420 кг/м3 при средней прочности бетона 30 МПа. Средняя плотность этого керамзнтобетона минимальна и составляет 1300...1460 кг/м3.

В такой макроструктуре бетона незаполненная межзерновая пус-тотность мелким заполнителем заполняется цементным тестом, вызывая повышенный расход цемента.

&S7U. ями.е с о от. ношений, oo'emoê тёссрце-Soro песка, и. ке/ла.мзи.т.сс на. эсрсрект.и.£-HOcm.it и,сполЫо£с>-ни.я цсг>енпп,а* & Керлт-Зиггг.о5еггт,оне pa.¿>j7U4Hoúú fipowocnxu*

J.O

I

k0'9

i

I 0,75 <s

4 0,7

î

Í

* 0,B

урласгггь рссци онилЬ -наго расхода, це-

t*ÎCt ■У rtx.ee. .

s '

rrak, ■ pet. Bs r H& доел ■лрасх.о оост/м/л она. с --LctmoHHi 5>ол) цеме ■vroCvO ct/cpocmp тона, не /-ОЩССЯ , раскос ум туря?* oáscncwi опциона ¿¡ttHbJLL*-угла.

p,7 o,e

0.5-

0,4

0,5

__Vb.

0,2 0,1 V«

Рис.4

t?

В диссертации приведены исследования по гидрофобизации поверхности керамзитового гравия фракции 5...10 мм и ее влияния на удо-боукладываемость бетонной смеси. Эти особенности гидрофобизации поверхности зерен керамзита способствуют снижению энергозатрат при формировании бетонных смесей и обеспечивают хорощую их обрабатываемость. Равноподвижные (удобоукладываемые) смеси с гидрофобной добавкой можно получить при уменьшенном количестве воды затпоре-ния на 20-25 %, что обеспечивает улучшенные свойства керамзитобето-на.

Удаление адсорбционно связанной воды вызывает усадочные деформации бетона. Этот процесс сопровождается изменением объема цементного камня. При этом изменение объема высыхающего бетона не равно объему удаленной из него воды. Первоначальная потеря свободной воды не вызывает усадки или вызывает незначительную усадку. Это связано с тем, что в первые сутки твердения бетона испаряется вода не из микропористой системы цементного камня и тем более не с поверхности частиц цементного геля. Эти составляющие в МСБ еще не сформировались к этому сроку твердения.

Содержание цемента в МСБ оказывает первостепенное влияние на абсолютную усадку бетона. Однако при одинаковом составе матричной основы введение гранитного щебня относительно цемента в соотношении 1:3,92 и 1:5,39 в среднем снижает усадку бетона в 2,5 раза, тогда как В/Ц менее влияет на усадочные деформации.

Интересно сопоставить между собой абсолютные показатели усадки трех видов равнопрочного бетона марки 250: тяжелого на гранитном щебне; облегченного (гранитный щебень+ксрамзит 55 % по объему от щебня) и керамзитобетона. Расход цемента соответственно составлял 350, 370 и 320 кг/м3. Эти данные представлены на рнс.5. Из них следует, что потеря влаги из цементного камня, сопровождаемая усадочными деформациями бетона, не определяется только расходом цемента. В большей степени это зависит от состава МСБ, вида крупного заполнителя - плотный, пористый или смешанный плотно-пористый.

Пористый заполнитель в бетоне существенно изменяет деформацию усадки во времени. Если принять усадку обычного бетона на гранитном щебне за единицу, то (см.рис.5) численныс характеристики усадки облегченного бетона и керамзитобетона в возрасте 90 суток соответственно можно выразить как 1:1,36:1,67.

Деформация усадки легкого бетона значительно выше, чем равнопрочного обычного бетона. Причем в начале усадка керамзигобетона раззивается медленно, что связано с постоянной отдачей воды (эффект •жугренней подпитки цементного камня водой), аккумулированной и легком заполнителе. Затем, по мере высыхания бетона, усадка начинает гштенемвно проявляться и затухает быстрее, чем в обычном бетоне

м

®э <а •Ч" ®4

и,* ,tí сГ tí

-гйу 'ryrthnu/dcdtsg о/гньо^ъз/}

M

V

H

•о

H

H ?« *

a i?, a ~ *

$ S tí

3 ti £ $ а « ü о с

S í Ö ц *

U ^ Q ï

pgio

O «à-4) o

H

к

S Q

|l¿ 11

J ч Ij J

й t j С î

tí ^ 4

^ Vio? *

II 11

«J *

o

(кривая 4), что также связано с поровоп структурой легкого бетона. Подобные явления наглядно подтверждают и иллюстрируют результаты гидрофобизации поверхности керамзита (см. рис.5, кривая 2). Усадка керамзит обет она в этом случае существенно ниже и приближается в абсолютном значении к усадочным деформациям обычного бетона на гранитном щебне.

В диссертации произведена оценка трещнностоикости бетона, влияние состава макроструктуры и воздухововлекающен добавки как демпфера, способного энергетически гасить рост трещин применительно к сухому жаркому климату Сирин.

Применение специальной методики по определению суммарной площади трещин для различной МСБ показало (см. таблицу), что введение трех весовых частей гранитного щебня относительно цементной матрицы существенно ограничивает процесс растрескивания бетонных образцов. Соотношение площадей трещин бетона состава 1:2:3 к составу 1:2 составляет как 1:1.37, т.е. на 1/3 площадь трещин в щебеночном бетоне ниже, чем в мелкозернистом.

Суммарная площадь трещин в мелкозернистом и щебеночном бетоне в возрасте 6 месяцев. Относительная влажность среды 50 %, температура среды 30 °С.

Серил Характеристика Суммарная площадь трещин, мм2

образцов МСБ мелкозернистый обычный бетон

бетон состава 1:2 состава 1:2:3

1 Контрольные образцы 48.3 35.2

2 То же с добавкой СДО 28.4 19.0

0.02%

Примечание. Среднее из трех образцов размером 300x300x25 мм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обобщены и развиты научные положения в определении структуры бетона как композиционного материала. Установлены более полные классификационные характеристики макроструктуры бетона как композита в совокупности с его свойствами, видом и рациональностью составляющих компонентов, с целью создания эффективной технологии его производства.

2. Установлены применительно для строительной практике Сирии принципы формирования структуры бетона на макроуровне, которые

полностью обеспечивают основу управления заданных свойств бетона при минимизации расхода цемента.

3. Раскрыта многофункциональная роль МСБ в формировании свойств цементного композита на основе гранитного щебня различной предельной крупности, смешанного плотно-пористого заполнителя (гранитный щебень + керамзитовый гравий) и керамзита с различным размером зерен от 0 до 20 мм.

4. Введение показателя удельной прочности бетона, как отношения прочности бетона (кг/см-) к расходу цемента на м' бетона, по взаимосвязи с тремя видами бетона (тяжелый, облегченный, легкий) позволило выявить индивидуальную роль доли кварцевого песка в составе заполни[е-лей бетона, объемных соотношений песка и щебня, щебня и керамзитового гравия в формировании прочности, деформативности, усадки и тре-щиностойкостн бетона.

5. Показано, что на показатели прочности бетона при сжатии и растяжении приоритетное влияние оказывает адгезионная прочность цементной матрицы в зоне контакта с крупным заполнителем, тогда как на модуль упругости бетона как композита в большей степени оказывает прочность и объем крупного заполнителя в составе МСБ. Принципиальное значение в МСБ принадлежит химии поверхности заполжпеля как подложки при гидратации цемента. По степени активности природы крупного заполнителя в составе МСБ он располагается в такой последовательности: базальт, гранит, керамзит, кварц, мрамор.

6. Для равнопрочных бетонов на трех видах крупного заполшиеля (плотный, смешанный плопю-пористый и пористый) усадочные деформации в возрасте 90 суток соответственно их абсолютным зиаченям можно выразить соотношением как 1:1,36:1,67 относительно гялелою бстоиа на гранитном щебня. Г'идрофобшацпя поверхности пористого заполнителя (керамзита) добавкой СДО существенно снижает усадочные деформации керамзнтобетопа, по абсолютному значению приближая их к усадке тяжелого бетона на гранитном щебне. В то же время роль шдро-фобизации пористой поверхности на значения прочности и модуль упругости не однозначна, но эффективна в реолоши бетонной смеси.

7. Произведена оценка трещиностойкостн беюна как компотшш-ошюго материала с воздухововлекающей добавкой ПАВ, но спеши плюй методике определения суммарной площади поверхностных трещин на образцах пз мелкозернистого и обычною бетонов применительно к лирному сухому климату.'Установлено, чш введение трех частей щебня (ио массе) с предельной крупностью 10 мм огносиюльно матричной пикши композита снижает на 1/3 суммарную площадь трещин как н с.П'мс с добавкой ПАВ, гак и без нее. Повышение содержания щчкнутой пористости в МСБ при введении 0,02 % ( ДО удваивает подобный положительный эффект, снижает поверхностное растрескивание Ы'рлчцсш бстонл за счет демпфирунчщч о механизма действие добавки.

П

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Комохов Г1.Г., Муса Массуд. Технологические принципы конструирования композиционных материалов на основе минеральных вяжущих. Международная научно-техническая конференция. Современные проблемы строительного материаловедения. Часть I. Самара, 1995 - с. 57.

2. Муса Массуд. Влияние температуры воздуха и температурного градиента на кинетику испарения воды из бетона. Неделя науки - 95 (55 научно-техническая конференция с участием студентов, аспирантов и ученых) Тезисы докладов. ПГУПС, С-Пстербург, 1995-с. 155-116.

3. Муса Массуд. Структура трещиностойкого бетона в условиях воздействия сухого и жаркого климата. Международная научно-техническая конференция. Современные проблемы строительного материаловедения. Часть 1. Перспективные направления в теории и практики минеральных вяжущих и материалов на их основе. Самара, 1995 - с. 8991.

4. Муса Массуд. Роль макроструктуры в формировании свойств бетонов. Неделя науки - 97 (57 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и ученых) Тезисы докладов. ПГУПС, Санкт-Петербург, 1997 - с. 93-94.

Подписано к печати 22.04.97г. Усл.-печ.л.- 1,1 Почать офсетная. У-умага для множит, апп. Формат бСхб1» 1/16 Тираж lit экз. Заказ ЦЗЧ*,

Тип. ПГУПС I90U3I,С-Петербург,Московский пр. ,д.9