автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Мелкозернистый бетон для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата Вьетнама

И

/ / А О / V / 7 У И

/ / чУ

г; / 'I < $

2 ^ чХ / / V/ / /

московский Государственный строительный

/ университет

' г

На правах рукописи

Л

хоанг минь дык

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН ДЛЯ МЕЛКОШТУЧНЫХ ДОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ВЛАЖНОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА ВЬЕТНАМА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук,

профессор Ферронская А.В.

Москва -1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................. 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................................

1.1. Состояние вопроса возведения и эксплуатации дорог за рубежом

и во Вьетнаме............................................................................................... 9

1.2. Особенности климата Вьетнама и его влияние на технологию, свойства и долговечность бетона............................................................... 16

1.3. Особенности мелкозернистого бетона и возможность его использования в дорожном строительстве в условиях влажного жаркого климата Вьетнама......................................................................... 33

1.4. Цель и задачи исследований................................................................ 40

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ...............................................................

2.1. Материалы, использованные в работе................................................ 41

2.2. Методики исследований......................................................................

2.2.1. Методики исследования свойств исходных материалов и бетона 45

2.2.2. Математическое планирование эксперимента................................ 47

ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА ДЛЯ МЕЛКОШТУЧНЫХ ДОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ВЛАЖНОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

ВЬЕТНАМА.................................................................................................

3.1. Обоснование способа создания мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата Вьетнама........................................................ 50

3.2. Подбор состава мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий с помощью математического моделирования......... 60

3.2.1. Математическое моделирование мелкозернистого бетона с помощью математического планирования эксперимента...................... 63

3.2.2. Графическая интерпретация и анализ зависимостей "состав -свойства" по полученной модели............................................................... 69

3.3. Исследование влияния свойств исходных материалов на свойства

мелкозернистого бетона...............................................................................

3.3.1. Влияние крупности песка на свойства мелкозернистого бетона .. 81

3.3.2. Влияние вида цемента на свойства мелкозернистого бетона........ 83

3.3.3. Влияние вида золы на свойства мелкозернистого бетона............. 85

3.3.4. Влияние вида пластифицирующих добавок на свойства мелкозернистого бетона........................................................................................ 89

Выводы......................................................................................................... 91

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЛАЖНОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА ВЬЕТНАМА И СУЛЬФАТНОЙ СРЕДЫ НА СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ ДЛЯ МЕЛКОШТУЧНЫХ ДОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ ...........................................................................

4.1. Обоснование выбора критерия оценки долговечности мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата Вьетнама...................... 92

4.2. Исследование влияния влажного жаркого климата Вьетнама на свойства мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий..........................................................................................................

4.2.1. Исследование влияния влажного жаркого климата на прочностные свойства и коэффициент термовлагостойкости мелкозернистого бетона ....................................................................................... 96

4.2.2. Исследование влияния влажного жаркого климата на деформа-тивные свойства мелкозернистого бетона................................................ 105

4.2.3. Исследование влияния влажного жаркого климата на структуру мелкозернистого бетона....................................................................... 111

4.3. Исследование влияния сульфатной среды на стойкость мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий ................... 119

4.3.1. Исследование влияния сульфатной среды на стойкость мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий при постоянном погружении............................................................................. 124

4.3.2. Исследование влияния сульфатной среды на стойкость мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий при подсосе и испарении раствора солей......................................................... 128

4.4. Исследование влияния совместного действия влажного жаркого климата и сульфатной среды на стойкость мелкозернистого бетона

для мелкоштучных дорожных изделий..................................................... 130

Выводы......................................................................................................... 1^4

ГЛАВА 5. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МЕЛКОШТУЧНЫХ ДОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ВЬЕТНАМА. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

РАСЧЕТЫ.....................................................................................................

5Л. Выбор технологии мелкоштучных дорожных изделий из

мелкозернистого бетона применительно к условиям Вьетнама............. 135

5ЛЛ. Влияние влажного жаркого климата Вьетнама на технологию

мелкоштучных дорожных изделий из мелкозернистого бетона............. 141

5Л.2. Производство мелкоштучных дорожных изделий из мелкозернистого бетона применительно к условиям Вьетнама....................... 145

5.2. Разработка рекомендаций по производству долговечных мелкоштучных дорожных изделий из мелкозернистого бетона, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата Вьетнама...................... 150

5.3 Расчет технико-экономической эффективности производства и применения мелкоштучных дорожных изделий из разработанного мелкозернистого бетона..............................................................................

5.3.1 Расчет капиталовложений.................................................................. 153

5.3.2 Расчет себестоимости продукции................................................. 156

5.3.3 Расчет экономического эффекта от применения мелкоштучных

дорожных изделий из разработанного мелкозернистого бетона............

Выводы......................................................................................................... 159

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...................................................................................... 161

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................. 163

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................ 184

ВВЕДЕНИЕ

Во Вьетнаме уделяется большое внимание совершенствованию инфраструктуры для обеспечения требований постоянно развивающейся экономики. Это стимулирует развитие строительства, в общем, и транспортного строительства, в частности. Необходимо отметить, что в 1996 году объем грузооборота на севере Вьетнама превысил 15 млн.т., а на юге страны -составил около 13 млн.т.. По прогнозам к 2000 году эти цифры составят соответственно 23 и 25 млн.т.. В предстоящем пятилетии примерно вдвое возрастает и грузооборот между Вьетнамом и соседними странами. Однако, дорожная сеть Вьетнама не справляется даже с сегодняшним объемом перевозок. Это объясняется тем, что лишь 52% автодорог находится в удовлетворительном состоянии, а 31% - в плохом и 16% - в крайне плохом состоянии. Содержание дорог в их нынешнем состоянии обходится казне как минимум в 1 трн. донгов (около 100 млн. долл. США по данным на 1996 г.). Все это требует осуществление реконструкции, совершенствования и развития дорожной сети страны, и ставит перед промышленностью строительных материалов задачу по обеспечению транспортного строительства дорожными строительными материалами, изделиями и конструкциями. При этом они должны отвечать современным требованиям, быть долговечными, дешевыми и экологически чистыми.

Кроме того, отсутствие качественных и доступных сырьевых материалов в некоторых районах страны требует привлечения к производству строительных материалов местных материалов, а также отходов различных отраслей промышленности.

Одним из путей решения этих не простых задач во Вьетнаме является применение мелкозернистого бетона (МЗБ) в дорожном строительстве. Однако, его применение еще ограничено из-за ряда причин, в том числе и не достаточной изученности долговечности мелкозернистого дорожного бетона при эксплуатации в условиях влажного жаркого климата (ВЖК) Вьетнама.

Все эти обстоятельства показывают на необходимость проведения специальных исследований и позволяют сформулировать цель диссертационной работы.

Целью ее является создание мелкозернистого бетона для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата Вьетнама.

Достижение поставленной цели потребовало решения ряда задач, главными из которых являются:

-проведение анализа возведения и эксплуатации дорог за рубежом и во Вьетнаме;

-создание МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-обоснование выбора критерия оценки долговечности МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-исследование влияния ВЖК Вьетнама, а также сульфатной среды на свойства МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий;

-выбор технологии мелкоштучных дорожных изделий из МЗБ применительно к условиям Вьетнама;

-разработка рекомендаций по производству долговечных мелкоштучных дорожных изделий из МЗБ, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-осуществление расчета технико-экономической эффективности производства и применения мелкоштучных дорожных изделий из разработанного МЗБ.

Научная новизна работы:

-разработаны теоретические положения и экспериментально подтверждена возможность создания долговечного МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама за счет модифицирования структуры бетона комплексной добавкой;

-доказано положительное влияние комплексной добавки, состоящей из золы-уноса и суперпластификатора, на свойства МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-получены новые сведения о влиянии ВЖК Вьетнама на структуру и свойства МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий;

-предложен критерий оценки долговечности МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама, которым является коэффициент термовлагостойкости по прочности на растяжение при

изгибе; показано, что оценка долговечности, производимая по разработанной методике, должна осуществляться после стабилизации этого коэффициента;

-получены данные о структуре и свойствах разработанного МЗБ подтверждающие его долговечность.

Практическая значимость работы:

-обоснована эффективная комплексная добавка для МЗБ, состоящая из золы-уноса и суперпластификатора;

-выбран метод подбора состава МЗБ с комплексной добавкой, позволивший определить состав МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-установлены требования для обеспечения долговечности МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-предложены технологии мелкоштучных дорожных изделий из МЗБ применительно к условиям Вьетнама и доказана их экономическая эффективность.

Внедрение результатов исследований:

Основные результаты исследований использованы при разработке "Рекомендаций по производству долговечных мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама" и выпуске опытной партии тротуарных плит из предлагаемого мелкозернистого бетона.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы доложены на научно-технической конференции строительно-технологического факультета МГСУ в 1997г., научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов МГСУ "Окружающая среда. Развитие-Строительство-Образование", -М., 1998.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 271 наименований и приложения. Она изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков и 29 таблиц.

На защиту выносятся:

-теоретические положения о возможности создания долговечного МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама за счет модифицирования структуры бетона комплексной добавкой;

-результаты исследований влияния комплексной добавки, состоящей из золы-уноса и суперпластификатора на свойства МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий;

-критерий оценки и методика испытания долговечности МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий, эксплуатируемых в условиях ВЖК Вьетнама;

-результаты исследований влияния ВЖК Вьетнама на структуру, а также свойства (прочность, деформацию, долговечность) МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий;

-результаты исследований влияния сульфатной среды на стойкость МЗБ для мелкоштучных дорожных изделий;

-предложенные технологии мелкоштучных дорожных изделий из МЗБ применительно к условиям Вьетнама;

-технико-экономическая эффективность производства и применения мелкоштучных дорожных изделий из разработанного МЗБ по принятым технологиям.

Работа выполнена на кафедре "Технология вяжущих веществ и бетонов" Московского государственного строительного университета под руководством профессора, доктора технических наук А.В.Ферронской, которой автор глубоко признателен за постоянное руководство и большую помощь.

Автор выражает благодарность также профессору, доктору технических наук У.Х.Магдееву и коллективу кафедры ТВВиБ, МГСУ за содействие и помощь при выполнении данной работы. ^

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Состояние вопроса возведения и эксплуатации дорог за рубежом и во Вьетнаме

Автомобильные дороги, как правило, состоят из земляного полотна и дорожной одежды. В свою очередь, дорожная одежда включает покрытие, основание и подстилающий слой. Различают дорожные одежды нежесткие (покрытие из крупнозернистого, мелкозернистого асфальтобетона и дегтебетона, из щебеночных (гравийных и др.) материалов, обработанных вяжущими и т.д.) и жесткие (асфальтобетонные покрытия на основаниях из цементобетона, сборные покрытия из железобетонных и армоцементных плит, монолитные цементобетонные покрытия). В настоящее время для магистральных дорог предпочтение отдается дорожной одежде жесткого типа. При этом применяются преимущественно цементобетонные покрытия.

По конструкции они могут быть монолитными или сборными. По мнению /145,211/, сборные покрытия предпочтительнее монолитных по следующим соображениям:

- возможность применения в заводских условиях современных технологий, комплексной механизации и автоматизации, улучшения условий труда и, что не мало важно, качества готовой продукций;

- исключение сезонности работ и более сжатые сроки их выполнения;

- возможность транспортирования изделий на большие расстояния.

В настоящее время имеется широкая номенклатура сборных бетонных и железобетонных дорожных изделий, включающая плиты дорожных и тротуарных покрытий; плиты для покрытий трамвайных путей; бортовые камни и т.д.. Накоплен также огромный опыт по производству и строительству дорожных покрытий из сборных дорожных изделий.

Остановимся вкратце на истории развития сборных дорожных изделий в бывшем СССР и других странах, а также во Вьетнаме.

В 1928 г. впервые была предложена И.А.Кириенко конструкция дорожной одежды из шестиугольных бетонных плит, которая нашла

применение при строительстве опытных участков дорог сначала в Киеве, а затем и в Москве. Однако, предложенная конструкция обладала слабым креплением плит и большой вибрацией при движении высокоскоростных транспортных средств.

В 1939 г. А.К.Бирули предложил конструкцию дорожного покрытия из железобетонных плит размером 3...3,5 м при толщине 20...23 см. В последующие годы эти плиты стали применять при возведении взлетно-посадочных полос на аэродромах.

Заметное внимание строительству сборных покрытий в бывшем СССР уделялось после Великой Отечественной Войны. Так, в 1950-е годы на Серпуховской улице в Москве был осуществлен опытный участок дороги из бетонных плит двух видов: квадратных размером 2*2*0,16 м и шестиугольных с размером ребра 1,2 м при толщине 0,16 м.

На строительстве Куйбышевской и Волгоградской ГЭС были применены сборные конструкции дорог А.В.Яковлева, которые включали железобетонную раму размером 6*6 или 6*4м и плиты размером 2*2м. Ее недостатком является сложность изготовления рамы, большие размеры и опасность повреждения рамы при просадке грунта под одной из ячеек. В последующем от устройства рамы отказались.

В 1953... 1954 гг. при строительстве внутрипостроечных путей Куйбышевгидростроя и Кировской ТЭЦ были применены плиты с мелкоребристой и ячеистой опорной поверхностью. Эти плиты размером в плане 1,7*3,6 м имеют на нижней поверхности рифление из мелких ребер треугольного сечения, расположенных вдоль и поперек плит.

Сборное